(57)【要約】【課題】トンネル型ＭＲＩ装置において、製造コストの増大を招くことなく、かつ、照射効率や撮影領域における照射分布の均一性を大きく低下させることなしに、広い検査空間を確保する技術を提供する。【解決手段】本発明は、筒状の高周波シールドの内側に４つの部分筒状コイルを２つずつ対向させて周方向に間隔をあけて配置し、個々の部分筒状コイルにより生成される磁場を合成することにより円偏波もしくは楕円偏波磁場を生成するＲＦコイルユニットを提供する。部分筒状コイルは、部分筒状導体と高周波シールドの中心軸と実質的に平行な複数の第一導体と各第一導体の両端と部分筒状導体を接続する複数のキャパシタと第一導体の少なくとも一方の端部を隣接する第二導体とを備える。各部分筒状コイルには、基準周波数は同一で、所望の振幅比および位相差を有する高周波信号をそれぞれ供給する。【選択図】図３
2014004476.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
筒状の高周波シールド、第一高周波コイル、および、第二高周波コイルを備える高周波コイルであって、
前記第一高周波コイルおよび前記第二高周波コイルは、前記高周波シールドの内側に周方向に間隔をあけて配置され、それぞれ、前記高周波シールドの中心軸を挟んで対向する２つの部分筒状コイルを備え、
前記部分筒状コイルは、それぞれ、
前記中心軸と同軸の部分筒状導体と、
前記部分筒状導体の内側に配置され、前記中心軸と実質的に平行な複数の第一導体と、
前記第一導体の両端をそれぞれ前記部分筒状導体に接続する複数の第一キャパシタと、
前記第一導体の少なくとも一方の端部と隣接する前記第一導体の端部を短絡する１以上の第二導体と、を備えること
を特徴とする高周波コイル。
【請求項２】
請求項１に記載の高周波コイルであって、
前記高周波シールドは、楕円筒形状であることを特徴とする高周波コイル。
【請求項３】
請求項１に記載の高周波コイルであって、
前記高周波シールドは、円筒形状であることを特徴とする高周波コイル。
【請求項４】
請求項２記載の高周波コイルであって、
前記各第一導体は、前記楕円筒形状の中心軸から長軸方向に向かうにつれて、前記高周波シールド内壁との距離が小さくなるよう配置されること
を特徴とする高周波コイル。
【請求項５】
請求項２記載の高周波コイルであって
前記各第一導体は、前記高周波シールド内壁からの距離が等しくなるよう配置されること
を特徴とする高周波コイル。
【請求項６】
請求項１記載の高周波コイルであって、
前記部分筒状導体が前記高周波シールドと一体であること
を特徴とする高周波コイル。
【請求項７】
請求項１記載の高周波コイルであって、
前記高周波シールドおよび前記部分筒状導体は、傾斜磁場を通し、高周波磁場を遮蔽する構造を有すること
を特徴とする高周波コイル。
【請求項８】
請求項１記載の高周波コイルであって、
前記第一高周波コイルと前記第二高周波コイルとの間の磁気結合を調整する磁気結合調整手段をさらに備えること
を特徴とする高周波コイル。
【請求項９】
請求項８記載の高周波コイルであって、
前記磁気結合調整手段は、少なくとも一つの第二キャパシタが挿入された導体ループを備え、
前記導体ループは、前記第一高周波コイルおよび前記第二高周波コイル間の複数の間隙の中の、前記中心軸に対し、軸対称の位置の一対の間隙内に配置され、
前記第二キャパシタの値は、前記第一高周波コイルと前記第二高周波コイルとの間の磁気結合を防止するように調整されること
を特徴とする高周波コイル。
【請求項１０】
請求項８記載の高周波コイルであって、
前記磁気結合調整手段は、第三キャパシタと調整用インダクタとが直列接続された複数の磁気結合調整用回路を備え、
前記磁気結合調整回路は、前記第一高周波コイルおよび前記第二高周波コイル間の複数の間隙の中の、前記中心軸に対し、軸対称の位置の一対の間隙内に配置され、
前記第三キャパシタは、前記第一導体の端部に接続され、
前記調整用インダクタは、前記部分筒状導体に接続され、前記第一高周波コイルおよび前記第二高周波コイルにそれぞれ接続された前記調整用インダクタ間で互いに磁気結合が生じるように配置され、
前記調整用インダクタの相互インダクタンスの値と前記第三キャパシタの値とは、前記第一高周波コイルと前記第二高周波コイルとの間の磁気結合を防止するように調整されること
を特徴とする高周波コイル。
【請求項１１】
請求項１記載の高周波コイルであって、
傾斜磁場により生じる渦電流を通さず高周波電流を通す渦電流防止用キャパシタが、前記第一導体および前記第二導体の少なくとも一方に挿入されていること
を特徴とする高周波コイル。
【請求項１２】
請求項３記載の高周波コイルであって、
前記第一高周波コイルおよび前記第二高周波コイルの周方向の間隔は、全て等しいこと
を特徴とする高周波コイル。
【請求項１３】
請求項１記載の高周波コイルであって、
前記第一高周波コイルおよび前記第二高周波コイルは、所定の信号により当該高周波コイルの動作／非動作を切り替えるデチューニング手段をそれぞれ備えること
を特徴とする高周波コイル。
【請求項１４】
請求項１３記載の高周波コイルであって、
前記デチューニング手段は、ＰＩＮダイオードを備えること
を特徴とする高周波コイル。
【請求項１５】
請求項１３記載の高周波コイルであって、
前記デチューニング手段は、ＰＩＮダイオードとインダクタとを直列接続した回路にキャパシタを並列接続した回路であること
を特徴とする高周波コイル。
【請求項１６】
静磁場を形成する静磁場形成手段と、傾斜磁場を形成する傾斜磁場形成手段と、高周波磁場を形成する高周波磁場形成手段と、前記高周波磁場を検査対象に印加し検査対象からの核磁気共鳴信号を検出する送受信用コイルと、前記送受信用コイルで検出した核磁気共鳴信号を処理する信号処理手段と、前記傾斜磁場形成手段、前記高周波磁場形成手段及び前記信号処理手段の動作を制御する制御手段と、を備える磁気共鳴撮像装置であって、
前記送受信用コイルは、
請求項１記載の高周波コイルと、
高周波信号制御手段と、を備え、
前記高周波信号制御手段は、
第一の信号分配合成手段と、
前記第一の高周波コイルおよび前記第二の高周波コイルそれぞれに接続される２つの第二の信号分配合成手段と、を備え、
前記第一の信号分配合成手段は、前記２つの第二の信号分配合成手段に、それぞれ、位相差が９０度となる高周波信号を供給するとともに、各第二の信号分配合成手段から供給された高周波信号を、一方の信号の位相を９０度シフトさせて合成し、
前記第二の信号分配合成手段は、前記第一の高周波コイルおよび前記第二の高周波コイルそれぞれの２つの部分筒状コイルに、それぞれ、位相差が１８０度となる高周波信号を供給するとともに、当該２つの部分筒状コイルから供給された信号を、一方の信号の位相を１８０度シフトさせて合成すること
を特徴とする磁気共鳴撮像装置。
【請求項１７】
静磁場を形成する静磁場形成手段と、傾斜磁場を形成する傾斜磁場形成手段と、高周波磁場を形成する高周波磁場形成手段と、前記高周波磁場を検査対象に印加する送信用コイルと、検査対象からの核磁気共鳴信号を検出する受信用コイルと、前記受信用コイルで検出した核磁気共鳴信号を処理する信号処理手段と、前記傾斜磁場形成手段、前記高周波磁場形成手段、及び前記信号処理手段の動作を制御する制御手段と、を備える磁気共鳴撮像装置であって、
前記送信用コイルは、
請求項１３記載の高周波コイルと、
高周波信号制御手段と、を備え、
前記高周波信号制御手段は、
第一の信号分配合成手段と、
前記第一の高周波コイルおよび前記第二の高周波コイルそれぞれに接続される２つの第二の信号分配合成手段と、を備え、
前記第一の信号分配合成手段は、前記２つの第二の信号分配合成手段に、それぞれ、位相差が９０度となる高周波信号を供給するとともに、各第二の信号分配合成手段から供給された高周波信号を、一方の信号の位相を９０度シフトさせて合成し、
前記第二の信号分配合成手段は、前記第一の高周波コイルおよび前記第二の高周波コイルそれぞれの２つの部分筒状コイルに、それぞれ、位相差が１８０度となる高周波信号を供給するとともに、当該２つの部分筒状コイルから供給された信号を、一方の信号の位相を１８０度シフトさせて合成し、
前記受信用コイルは、前記所定の信号により当該受信コイルを動作させない第二のデチューニング手段を備えること
を特徴とする磁気共鳴撮像装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、磁気共鳴撮像（ＭＲＩ：Ｍａｇｎｅｔｉｃ  Ｒｅｓｏｎａｎｃｅ  Ｉｍａｇｉｎｇ）装置に関わり、電磁波の照射や核磁気共鳴信号の検出を行う高周波コイルに関する。
【背景技術】
【０００２】
ＭＲＩ装置は、検査対象を横切る任意の断面内の核スピンに磁気共鳴を起こさせ、発生する核磁気共鳴信号からその断面内における断層像を得る医用画像診断装置である。静磁場中におかれた被検体に傾斜磁場を印加しながら高周波コイル（ＲＦコイル）により高周波磁場を照射すると、被検体内の核スピン、例えば、水素原子の核スピンが励起され、励起された核スピンが平衡状態に戻るときに核磁気共鳴信号として円偏波磁場が発生する。この信号をＲＦコイルで検出し、信号処理を施して生体内の水素原子核分布を画像化する。
【０００３】
高周波磁場を照射するＲＦコイルには、均一な照射強度分布と高い照射効率とが求められている。照射強度分布は、画像化する領域において、領域内の照射強度が、領域内の照射強度の最大値に対して７０％以上となることが望ましい。照射強度分布の不均一が大きいと、被検体内の部位によって核スピンの励起状態に違いが生じ、得られた画像にコントラストのむらやアーチファクトが生じるためである。
【０００４】
一般に、円筒型（トンネル型）のＭＲＩ装置において高周波磁場の照射に用いるＲＦコイルの中で均一な照射強度分布を持つものとして、バードケージ型コイル（例えば、特許文献１参照）やＴＥＭ型コイル（例えば、非特許文献１参照）といった円筒状ＲＦコイルが知られている。
【０００５】
また、照射効率を向上させる手法として、直交位相検波（ＱＤ：Ｑｕａｄｒａｔｕｒｅ  Ｄｅｔｅｃｔｉｏｎ）方式がある（例えば、特許文献２、非特許文献２、非特許文献３参照）。ＱＤ方式は、照射する高周波磁場の向きが互いに直交する２つのＲＦコイルを用い、それぞれのＲＦコイルが照射する高周波磁場の時間位相の位相差が９０度となるように高周波磁場を照射する方法である。ＱＤ方式を用いることにより、水素原子の核スピンを励起する円偏波磁場を高い効率で照射することができるため、１つのＲＦコイルで照射した場合に比べて、理論的には照射強度が√２倍向上する。また、照射電力に換算すると電力が１／２で済むため、照射電力の効率が２倍向上する。バードケージ型コイルやＴＥＭ型コイル（以下、円筒状ＲＦコイルと呼ぶ）の場合、照射に用いる２つの給電ポートを互いに直交した位置に配置することで、一つのコイルでこのＱＤ方式による高周波磁場の照射が可能である。
【０００６】
円筒状ＲＦコイルが用いられるトンネル型ＭＲＩ装置は、直径が小さく、トンネルの長さも長いため、太った人や閉所恐怖症の人にはストレスが大きい。これを解消するため、広い直径と短いトンネルをもつ開放性に優れた検査空間の広いＭＲＩ装置が求められている。また、近年はＭＲＩ装置内部に造影剤インジェクタ機器や非磁性の治療機器を設置し、精密診断や治療を行うことがある。このため、被検体の近傍に設置する各種機器の設置スペースを確保するためにも検査空間の広いＭＲＩ装置が求められている。
【０００７】
トンネル型ＭＲＩ装置は、外部からトンネル内部にかけて、静磁場マグネット、傾斜磁場コイル、ＲＦシールド、ＲＦコイルが順に配置されるという構造を有する。ＲＦコイルの内側の空間が、被検体を配置する検査空間である。従って、被検体の入る検査空間を広くするためには、最も外側に位置する静磁場マグネットの内径を大きくすればよい。しかし、静磁場マグネットのサイズの増大は、大幅な製造コストの増大を招く。
【０００８】
一般に、ＲＦシールドとＲＦコイルとの間には、１０ｍｍから４０ｍｍ程度の距離が設けられている。例えば、この距離を縮めることにより、検査空間を広くすることが考えられる。しかし、ＲＦシールドとＲＦコイルとを近づけると、高周波磁場を打ち消すようにＲＦシールド上に流れる高周波遮蔽電流が増え、高周波磁場の照射効率が大きく低下する。
【０００９】
そこで、円筒状ＲＦコイルのコイル導体を一部除去することや、間隔をあけて複数のＲＦコイルを配置することで、部分的に検査空間を広げることが考えられる。コイル導体を一部除去することで検査空間を広げる例として、バードケージ型コイルの対向する部分の導体を一部取り除き、２つの半円筒状のバードケージ型コイルが対向して配置されるような構造がある（例えば、非特許文献４参照）。また、間隔をあけて２つのＲＦコイルを対向して配置することで検査空間を広げる例として、シールドと面状の導体構造体とからなる部分アンテナがある（例えば、特許文献３参照）。
【先行技術文献】
【特許文献】
【００１０】
【特許文献１】米国特許４９１６４１８号明細書
【特許文献２】特許第３０９５４０２号公報
【特許文献３】特許第３４７１８６２号公報
【非特許文献】
【００１１】
【非特許文献１】Ｊ．Ｔ．Ｖａｕｇｈａｎ他著、「臨床用磁気共鳴イメージングおよび磁気共鳴スペクトロスコピー向け高周波ボリュームコイル（Ｈｉｇｈ  ｆｒｅｑｕｅｎｃｙ  ｖｏｌｕｍｅ  ｃｏｉｌｓ  ｆｏｒ  ｃｌｉｎｉｃａｌ  ｎｕｃｌｅａｒ  ｍａｇｎｅｔｉｃ  ｒｅｓｏｎａｎｃｅ  ｉｍａｇｉｎｇ  ａｎｄ  ｓｐｅｃｔｒｏｓｃｏｐｙ）」、マグネティックレゾナンス  イン  メディシン（Ｍａｇｎｅｔｉｃ  Ｒｅｓｏｎａｎｃｅ  ｉｎ  Ｍｅｄｉｃｉｎｅ）、  Ｖｏｌ．３２、  ｐｐ．２０６−２１８  （１９９４）
【非特許文献２】Ｃ．Ｎ．Ｃｈｅｎ他著、「直交位相検波コイル−√２倍以上の感度向上（Ｑｕａｄｒａｔｕｒｅ  Ｄｅｔｅｃｔｉｏｎ  Ｃｏｉｌｓ  −  Ａ  Ｆｕｒｔｈｅｒ  √２  Ｉｍｐｒｏｖｅｍｅｎｔ  ｉｎ  Ｓｅｎｓｉｔｉｖｉｔｙ）」、ジャーナル  オブ  マグネティックレゾナンス（Ｊｏｕｒｎａｌ  ｏｆ  Ｍａｇｎｅｔｉｃ  Ｒｅｓｏｎａｎｃｅ）、  Ｖｏｌ．５４、  ｐｐ．３０８−３２７  （１９８３）
【非特許文献３】Ｇ．Ｈ．Ｇｌｏｖｅｒ他著、「ＭＲＩにおける直線偏波検出方式と円偏波検出方式の比較（Ｃｏｍｐａｒｉｓｏｎ  ｏｆ  Ｌｉｎｅａｒ  ａｎｄ  Ｃｉｒｃｕｌａｒ  Ｐｏｌａｒｉｚａｔｉｏｎ  ｆｏｒ  Ｍａｇｎｅｔｉｃ  Ｒｅｓｏｎａｎｃｅ  Ｉｍａｇｉｎｇ）」、ジャーナル  オブ  マグネティックレゾナンス（Ｊｏｕｒｎａｌ  ｏｆ  Ｍａｇｎｅｔｉｃ  Ｒｅｓｏｎａｎｃｅ）、  Ｖｏｌ．６４、  ｐｐ．２５５−２７０  （１９８５）
【非特許文献４】Ｊ．Ｍ．Ｊｉｎ他著，  「ＭＲＩ応用に向けたシールド効果を含むオープンコイルの解析  （Ａｎａｌｙｓｉｓ  ｏｆ  ｏｐｅｎ  ｃｏｉｌｓ  ｉｎｃｌｕｄｉｎｇ  ｓｈｉｅｌｄｉｎｇ  ｅｆｆｅｃｔｓ  ｆｏｒ  ＭＲＩ  ａｐｐｌｉｃａｔｉｏｎｓ）」，  ブック  オブ  アブストラクツ  エス・エム・アール・エム  トゥエルブス  アニュアル  ミーティング  アンド  エキシビジョン（Ｂｏｏｋ  ｏｆ  Ａｂｓｔｒａｃｔｓ  ＳＭＲＭ  １２ｔｈ  Ａｎｎｕａｌ  Ｍｅｅｔｉｎｇ  ａｎｄ  Ｅｘｈｉｂｉｔｉｏｎ），  ｐｐ．１３５４  （１９９３）
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【００１２】
しかしながら、２つの半円筒状のバードケージ型コイルを対向させ、かつ間隔をあけて配置する場合、円筒状ＲＦコイルの一部を取り除くため、コイルが発生する高周波磁場は、コイルが対向する方向に平行な直線偏波磁場となり、ＱＤ方式と比べて照射電力効率が半減する。また、シールドと面状の導体構造体とからなる部分アンテナは、２つの静磁場マグネットが対向して配置されるオープン型ＭＲＩ装置用のＲＦコイルであり、そのままトンネル型ＭＲＩ装置のＲＦコイルとして用いることは困難である。
【００１３】
本発明は、上記事情に鑑みてなされたもので、トンネル型ＭＲＩ装置において、製造コストの増大を招くことなく、かつ、照射効率や撮影領域における照射分布の均一性を大きく低下させることなしに、広い検査空間を確保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】
【００１４】
本発明は、筒状の高周波シールドの内側に４つの部分筒状コイルを２つずつ対向させて間隔をあけて配置し、個々の部分筒状コイルにより生成される磁場を合成することにより円偏波もしくは楕円偏波磁場を生成するＲＦコイルユニットを提供する。部分筒状コイルは、部分筒状導体と高周波シールドの中心軸と実質的に平行な複数の第一導体と各第一導体の両端と部分筒状導体を接続する複数のキャパシタと第一導体の少なくとも一方の端部を隣接する第二導体とを備える。各部分筒状コイルには、基準周波数は同一で、所望の振幅比および位相差を有する高周波信号をそれぞれ供給する。
【００１５】
具体的には、筒状の高周波シールド、第一高周波コイル、および、第二高周波コイルを備える高周波コイルであって、前記第一高周波コイルおよび前記第二高周波コイルは、前記高周波シールドの内側に周方向に間隔をあけて配置され、それぞれ、前記高周波シールドの中心軸を挟んで対向する２つの部分筒状コイルを備え、前記部分筒状コイルは、それぞれ、前記中心軸と同軸の部分筒状導体と、前記部分筒状導体の内側に配置され、前記中心軸と実質的に平行な複数の第一導体と、前記第一導体の両端をそれぞれ前記部分筒状導体に接続する複数の第一キャパシタと、前記第一導体の少なくとも一方の端部と隣接する前記第一導体の端部を短絡する１以上の第二導体と、を備えることを特徴とする高周波コイルを提供する。
【００１６】
また、前述の高周波コイルと、高周波信号制御手段と、を備える高周波コイルユニットであって、前記高周波信号制御手段は、第一の信号分配合成手段と、前記第一の高周波コイルおよび前記第二の高周波コイルそれぞれに接続される２つの第二の信号分配合成手段と、を備え、前記第一の信号分配合成手段は、前記２つの第二の信号分配合成手段に、それぞれ、位相差が９０度となる高周波信号を供給するとともに、各第二の信号分配合成手段から供給された高周波信号を、一方の信号の位相を９０度シフトさせて合成し、前記第二の信号分配合成手段は、前記第一の高周波コイルおよび前記第二の高周波コイルそれぞれの２つの部分筒状コイルに、それぞれ、位相差が１８０度となる高周波信号を供給するとともに、当該２つの部分筒状コイルから供給された信号を、一方の信号の位相を１８０度シフトさせて合成することを特徴とする高周波コイルユニットを提供する。
【００１７】
さらに、静磁場を形成する静磁場形成手段と、傾斜磁場を形成する傾斜磁場形成手段と、高周波磁場を形成する高周波磁場形成手段と、前記高周波磁場を検査対象に印加し検査対象からの核磁気共鳴信号を検出する送受信用コイルと、前記送受信用コイルで検出した核磁気共鳴信号を処理する信号処理手段と、前記傾斜磁場形成手段、前記高周波磁場形成手段及び前記信号処理手段の動作を制御する制御手段と、を備える磁気共鳴撮像装置であって、前記送受信用コイルとして、前述の高周波コイルユニットを用いることを特徴とする磁気共鳴撮像装置を提供する。
【００１８】
また、前述の高周波コイルは、前記第一高周波コイルと前記第二高周波コイルとの間の磁気結合を調整する磁気結合調整手段をさらに備え、前記磁気結合調整手段は、少なくとも一つの第二キャパシタが挿入された導体ループであって、前記第一高周波コイルおよび前記第二高周波コイル間の複数の間隙の中の、前記中心軸に対し、軸対称の位置の一対の間隙内に配置され、前記第二キャパシタの値は、前記第一高周波コイルと前記第二高周波コイルとの間に磁気結合が生じないように調整されていてもよい。
【００１９】
また、前記磁気結合調整手段は、第三キャパシタと調整用インダクタとが直列接続された複数の磁気結合調整用回路であって、前記第一高周波コイルおよび前記第二高周波コイル間の複数の間隙の中の、前記中心軸に対し、軸対称の位置の一対の間隙内に配置され、前記第三キャパシタは、前記第一導体の端部に接続され、前記調整用インダクタは、前記部分筒状導体に接続され、前記第一高周波コイルおよび前記第二高周波コイルにそれぞれ接続された前記調整用インダクタ間で互いに磁気結合が生じるように配置され、前記調整用インダクタの相互インダクタンスの値と前記第三キャパシタの値とは、前記第一高周波コイルと前記第二高周波コイルとの間に磁気結合が生じないように調整されていてもよい。
【００２０】
また、前記第一キャパシタは、前記各部分筒状コイルが、前記高周波信号の周波数で共振するよう調整されていてもよい。
【発明の効果】
【００２１】
本発明によれば、トンネル型ＭＲＩ装置において、製造コストの増大を招くことなく、かつ、照射効率や撮影領域における照射分布の均一性を大きく低下させることなしに、広い検査空間を確保できる。
【図面の簡単な説明】
【００２２】
【図１】第一の実施形態のＭＲＩ装置の外観図である。
【図２】第一の実施形態のＭＲＩ装置の概略構成を示すブロック図である。
【図３】第一の実施形態のＲＦコイル装置を説明するための説明図であり、（ａ）は、ＲＦコイル装置を中心軸方向から見た図であり、（ｂ）は、ＲＦコイル装置の構成要素である部分筒状コイルを斜め横から見た図である。
【図４】（ａ）は、第一の実施形態のＲＦコイル装置の第一ＲＦコイルを説明するための説明図であり、（ｂ）は、第一の実施形態のＲＦコイル装置の第二ＲＦコイルを説明するための説明図である。
【図５】第一の実施形態のＲＦコイル装置と、高周波信号分配・合成器、送受信切換器、送信器、受信器との接続関係を説明するための説明図である。
【図６】第一の実施形態のＲＦコイル装置の部分筒状コイルに流れる電流を説明するための説明図である。
【図７】（ａ）〜（ｃ）は、第一の実施形態のＲＦコイル装置の第一ＲＦコイルの電流と発生磁場とを説明するための説明図である。
【図８】第一の実施形態のＲＦコイル装置により発生する磁場を説明するための説明図である。
【図９】（ａ）および（ｂ）は、第一の実施形態のＲＦコイル装置の第二ＲＦコイルが発生する磁場を説明するための説明図である。
【図１０】（ａ）および（ｂ）は、第一の実施形態のＲＦコイル装置の部分筒状コイルに流れる誘導電流を説明するための説明図である。
【図１１】第一の実施形態のＲＦコイル装置により拡大する検査空間を説明するための説明図である。
【図１２】（ａ）および（ｂ）は、第一の実施形態のＲＦコイル装置の部分筒状コイルの変形例を説明するための説明図である。
【図１３】第一の実施形態のＲＦコイル装置の他の例を説明するための説明図である。
【図１４】第二の実施形態のＲＦコイル装置を説明するための説明図であり、（ａ）は、ＲＦコイル装置を中心軸方向から見た図であり、（ｂ）は、ＲＦコイル装置の構成要素である部分楕円筒状コイルを斜め横から見た図である。
【図１５】（ａ）〜（ｃ）は、第二の実施形態のＲＦコイル装置の第一ＲＦコイルの電流と発生磁場とを説明するための説明図である。
【図１６】第二の実施形態のＲＦコイル装置により発生する磁場を説明するための説明図である。
【図１７】第二の実施形態のＲＦコイル装置が発生する高周波磁場の強度比と角度θｄの関係を示すグラフである。
【図１８】第二の実施形態のＲＦコイル装置において間隙の周方向の長さを決定する手法を説明するための説明図であり、（ａ）および（ｂ）は、部分筒状コイルの磁気結合の状態を示す図であり、（ｃ）は、部分筒状コイルに流れる誘導電流と第二間隙の周方向の長さの関係を示すグラフである。
【図１９】第三の実施形態のＲＦコイル装置を説明するための説明図であり、（ａ）は、ＲＦコイル装置を中心軸方向から見た図であり、（ｂ）は、部分楕円筒状コイルを、中心軸を通りｘｚ平面に平行な平面から見た図である。
【図２０】（ａ）および（ｂ）は、第三の実施形態のＲＦコイル装置の部分筒状コイルに流れる誘導電流と第二間隙の周方向長さの関係を示すグラフである。
【図２１】第三の実施形態のＲＦコイル装置の変形例を説明するための説明図であり、（ａ）は、ＲＦコイル装置を中心軸方向から見た図であり、（ｂ）は、部分楕円筒状コイルを、中心軸を通りｘｚ平面に平行な平面から見た図である。
【図２２】第四の実施形態のＭＲＩ装置の概略構成を示すブロック図である。
【図２３】第四の実施形態のＲＦコイル装置を説明するための説明図であり、（ａ）は、ＲＦコイル装置を中心軸方向から見た図であり、（ｂ）は、ＲＦコイル装置の構成要素である部分筒状コイルを斜め横から見た図である。
【図２４】（ａ）は、第四の実施形態のＲＦコイル装置のデチューニング回路の構成および接続を説明するための説明図であり、（ｂ）は、デチューニング回路の他の例の回路図である。
【図２５】（ａ）は、第四の実施形態の表面コイルを説明するための説明図であり、（ｂ）は、表面コイルのデチューニング回路の構成および接続を説明するための説明図である。
【図２６】第四の実施形態のＲＦコイル装置の変形例を説明するための説明図であり、（ａ）は、ＲＦコイル装置を中心軸方向から見た図であり、（ｂ）は、ＲＦコイル装置の構成要素である部分筒状コイルを斜め横から見た図である。
【図２７】第四の実施形態のＲＦコイル装置の変形例のデチューニング回路の構成および接続を説明するための説明図である。
【図２８】第五の実施形態のＲＦコイル装置を説明するための説明図であり、（ａ）は、ＲＦコイル装置を中心軸方向から見た図であり、（ｂ）は、ＲＦコイル装置の構成要素である部分筒状コイルを斜め横から見た図である。
【発明を実施するための形態】
【００２３】
＜＜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。以下、本発明の実施形態を説明するための全図において、同一機能を有するものは同一符号を付し、その繰り返しの説明は省略する。
【００２４】
まず、本実施形態のＭＲＩ装置の全体構成について説明する。図１は本実施形態のＭＲＩ装置の外観図であり、図中、座標系９００のｚ軸の方向が静磁場方向である。本実施形態のＭＲＩ装置１００は、水平磁場方式のマグネット１１０と、テーブル１２０と、を備える。被検体１０は、テーブル１２０に寝かせられた状態でマグネット１１０のボア内の撮像空間に挿入され、撮像される。なお、以下、本明細書では、静磁場方向をｚ方向、テーブル１２０の面上において、ｚ方向に直交する方向をｘ方向、テーブル面に直交する方向をｙ方向とする。
【００２５】
図２は、本実施形態のＭＲＩ装置１００の概略構成を示すブロック図である。図１と同じ要素は同じ符号で示す。本図において、９２０は、静磁場（Ｂ０）の向きを表す。
【００２６】
本実施形態のＭＲＩ装置１００は、水平磁場方式のマグネット１１０と、傾斜磁場コイル２１０と、静磁場均一度を調整するためのシムコイル２２０と、傾斜磁場電源２３０と、シム電源２４０と、高周波磁場を被検体に照射（送信）するとともに前記被検体から発生する核磁気共鳴信号を検出（受信）して検出信号として出力する送受信コイル３１０と、送信および受信のタイミングに合わせて高周波信号のオンとオフとを切り替える送受信切換器３２０と、高周波信号分配・合成器３７０と、送信器３３０と、受信器３４０と、シーケンサ４１０と、計算機５１０と、表示装置５２０と、記憶装置５３０と、を備える。
【００２７】
傾斜磁場コイル２１０及びシムコイル２２０は、それぞれ傾斜磁場電源２３０、シム電源２４０に接続され、傾斜磁場電源２３０およびシム電源２４０から供給される傾斜磁場制御電流およびシム制御電流により、それぞれ、傾斜磁場およびシム磁場を撮影空間に印加する。
【００２８】
送受信コイル３１０は、高周波信号分配・合成器３７０を介して２つの送受信切換器３２０に接続され、送受信切換器３２０はそれぞれ送信器３３０及び受信器３４０に接続される。高周波磁場照射用の高周波信号は、送受信切換器３２０および高周波信号分配・合成器３７０を通じて送受信コイル３１０に印加され、被検体１０に高周波磁場を照射（送信）される。照射された高周波磁場により被検体１０から発生する核磁気共鳴信号は送受信コイル３１０によって検出（受信）され、検出された信号は、高周波信号分配・合成器３７０および送受信切換器３２０を通り、受信器３４０で信号の増幅および検波が行われる。受信器３４０で検波された信号はＡ／Ｄ変換器（不図示）を介して計算機５１０に送られる。検波された信号や測定条件は、必要に応じて、計算機５１０に接続される記憶装置５３０に保存される。
【００２９】
計算機５１０では、受信した信号に対し、画像再構成などの信号処理を行う。その結果は、計算機５１０に接続される表示装置５２０に表示される。また、計算機５１０では、ＭＲＩ装置１００全体の動作の制御を行う。
【００３０】
シーケンサ４１０は、計算機５１０からの指示に従って、予めプログラムされたタイミング、強度で各装置が動作するように制御を行う。具体的には、傾斜磁場電源２３０、シム電源２４０、送受信切換器３２０、受信器３４０及び送信器３３０に命令を送る。また、受信器３４０において検波の基準とする磁気共鳴周波数は、シーケンサ４１０によりセットされる。
【００３１】
本実施形態では、送受信コイル３１０の形状と高周波信号分配・合成器３７０の構成とを工夫し、被検体１０の入る検査空間を広げ、検査空間内で少なくとも被検体１０内の照射分布の均一性を従来と同程度に維持し、その照射分布に関し、従来と同程度の均一性を維持する。まず、本実施形態で送受信コイル３１０として用いるＲＦコイル装置３１１の詳細を説明する。
【００３２】
図３および図４は、本実施形態のＲＦコイル装置３１１の構成を説明するための図である。図３（ａ）は、ＲＦコイル装置３１１を、ＲＦシールド３１（後述）の中心軸９１０の方向から見た図であり、図３（ｂ）は、ＲＦコイル装置３１１の構成要素である部分筒状コイル５１（後述）を斜め横から見た図であり、図４（ａ）は、第一ＲＦコイル１１（後述）をＲＦシールド３１（後述）の中心軸９１０の方向から見た図であり、図４（ｂ）は、第二ＲＦコイル２１（後述）をＲＦシールド３１（後述）の中心軸９１０の方向から見た図である。
【００３３】
ＲＦコイル装置３１１は、図３および図４に示すように、第一ＲＦコイル１１と、第二ＲＦコイル２１と、ＲＦシールド３１と、を備える。
【００３４】
図３（ａ）に示すように、ＲＦシールド３１は、被検体１０が入ることが可能な大きさの円筒状導体にて構成される。ＲＦシールド３１の円筒状導体の厚さは、例えば、傾斜磁場を通し高周波磁場を遮蔽するように５０μｍとする。
【００３５】
図３（ａ）および図４（ａ）に示すように、第一ＲＦコイル１１は、ＲＦシールド３１の内側の周方向に沿って中心軸９１０を挟んで対向する位置に配置される、２つの部分筒状コイル５１（５１Ａおよび５１Ｃ）を備える。また、図３（ａ）および図４（ｂ）に示すように、第二ＲＦコイル２１は、ＲＦシールド３１の内側の周方向に沿って中心軸９１０を挟んで対向する位置に配置される、２つの部分筒状コイル５１（５１Ｂおよび５１Ｄ）を備える。
【００３６】
第一ＲＦコイル１１と第二ＲＦコイル２１とは、ＲＦシールド３１の内側周方向に間隔をあけて配置される。ここでは、図３（ａ）に示すように、第一ＲＦコイル１１と第二ＲＦコイル２１とは、中心軸９１０を含むｙｚ平面を鏡像面とし、鏡像対称に配置される。このとき、部分筒状コイル５１Ａと５１Ｂとの間および部分筒状コイル５１Ｃと５１Ｄとの間には、それぞれ、周方向の長さがＧ１の第一間隙８１が設けられ、また、部分筒状コイル５１Ａと５１Ｄとの間および部分筒状コイル５１Ｂと５１Ｃの間には、それぞれ、周方向の長さがＧ２の第二間隙８２が設けられる。なお、本実施形態では、第一ＲＦコイル１１と第二ＲＦコイル２１の周方向の間隔は、全て等しいものとする。すなわち、長さＧ１と長さＧ２とは同じとする。
【００３７】
部分筒状コイル５１は、図３（ｂ）に示すように、部分筒状導体４１と、中心軸９１０に実質的に平行な複数の第一導体６１と、第一導体６１の両端をそれぞれ部分筒状導体４１に接続する複数の第一キャパシタ７１と、第一導体６１の両端を、隣接する第一導体６１の端部に接続する複数の第二導体６２とを備える。図３（ｂ）では、第一導体６１は５本、第一キャパシタ７１は１０個、第二導体６２は８本である場合を例示するが、本数、個数はこれに限られない。
【００３８】
部分筒状導体４１は、ＲＦシールド３１と中心軸９１０を同一とし、ＲＦシールド３１の内側の面（内壁）に接するように配置される。第一導体６１は、部分筒状導体４１と一定の距離を保ちながら、すなわち、ＲＦシールド３１と中心軸９１０を同一とする仮想の円筒面上に、ＲＦシールド３１の周方向に等間隔に配置される。なお、部分筒状導体４１の厚さは、傾斜磁場を通し高周波磁場を遮蔽するように５０μｍとする。
【００３９】
部分筒状コイル５１の第一キャパシタ７１の値は、第一導体６１と２つの第一キャパシタ７１と部分筒状導体４１とで構成されるループ６３の共振周波数がＭＲＩ装置１００に用いる磁気共鳴周波数に一致するよう調整される。
【００４０】
例えば、直径６９０ｍｍ、長さ１０００ｍｍのＲＦシールド３１の内部に、図３に示す構造を持つ４つの部分筒状コイル５１（５１Ａ〜５１Ｄ）を、第一間隙８１の周方向の長さＧ１および第二間隙８２の周方向の長さＧ２がともに１３０ｍｍとなるように配置し、部分筒状コイル５１（５１Ａ〜５１Ｄ）の第一導体６１の寸法を幅４０ｍｍ、長さ５４０ｍｍとし、第二導体の寸法を幅４５ｍｍ、長さ５４ｍｍとし、第一導体６１を、中心軸９１０を同一とし直径６２４ｍｍの円筒面に沿って配置し、ループ６３の共振周波数を６４ＭＨｚに合わせる場合、第一キャパシタ７１の値は４２ｐＦとなる。
【００４１】
なお、部分筒状導体４１はＲＦシールド３１と電気的に導通しているため、部分筒状導体４１とＲＦシールド３１とは一体とみなすことができる。
【００４２】
さらに、図５に示すように、各部分筒状コイル５１（５１Ａ、５１Ｂ、５１Ｃ、５１Ｄ）は、それぞれ、給電点３７４（第一の給電点３７４Ａ、第二の給電点３７４Ｂ、第三の給電点３７４Ｃ、第四の給電点３７４Ｄ）を備え、第一キャパシタ７１に給電点３７４が配置されている。図５では省略しているが、各部分筒状コイル５１の給電点３７４と第一キャパシタ７１の間には、それぞれインピーダンス調整回路が配置されている。各部分筒状コイル５１は、給電点３７４を介し、高周波信号分配・合成器３７０から高周波信号を供給されるとともに、検出した高周波信号を高周波信号分配・合成器３７０に出力する。
【００４３】
高周波信号分配・合成器３７０は、ＲＦコイル装置３１１を構成する各部分筒状コイル５１（５１Ａ、５１Ｂ、５１Ｃ、５１Ｄ）に所定の位相差で高周波信号を供給するとともに、各部分筒状コイル５１（５１Ａ、５１Ｂ、５１Ｃ、５１Ｄ）で検出した高周波信号の位相差を解消して合成する。以下、ＲＦコイル装置３１１と高周波信号分配・合成器３７０とをＲＦコイルユニット３０１と呼ぶ。
【００４４】
次に、高周波信号分配・合成器３７０の構成の詳細と、ＲＦコイル装置３１１と、高周波信号分配・合成器３７０および送受信切換器３２０を介した送信器３３０および受信器３４０との接続の詳細と、について説明する。
【００４５】
高周波信号分配・合成器３７０は、図５に示すように、第一の信号分配合成手段であるＱＤハイブリッド３７１と、２つの第二の信号分配合成手段である０−１８０度分配・合成回路と、を備える。２つの０−１８０度分配・合成回路を、それぞれ、第一０−１８０度分配・合成回路３７２および第二０−１８０度分配・合成回路３７３と呼ぶ。
【００４６】
ＱＤハイブリッド３７１は、２入力・２出力の回路で、入力信号が１つの場合、当該信号を信号波形の位相差が９０度となる２つの信号に分配して出力し、入力信号が２つの場合、一方の信号の位相を９０度シフトさせて他方の信号と合成し、合成後の信号を出力する。また、第一０−１８０度分配・合成回路３７２および第二０−１８０度分配・合成回路３７３は、１つの高周波信号を信号波形の位相差が１８０度となる２つの高周波信号に分配する機能と、２つの高周波信号を一方の位相を１８０度シフトさせたのち合成して出力する機能と、を有する。
【００４７】
送信器３３０および受信器３４０は、それぞれ送受信切換器３２０を介してＱＤハイブリッド３７１に接続される。ＱＤハイブリッド３７１の２つの出力は、第一０−１８０度分配・合成回路３７２と第二０−１８０度分配・合成回路３７３との入力にそれぞれ接続される。第一０−１８０度分配・合成回路３７２の２つの出力は、部分筒状コイル５１Ａの第一給電点３７４Ａと部分筒状コイル５１Ｃの第三給電点３７４Ｃとにそれぞれ接続され、第二０−１８０度分配・合成回路３７３の２つの出力は、部分筒状コイル５１Ｂの第二給電点３７４Ｂと部分筒状コイル５１Ｄの第四給電点３７４Ｄとにそれぞれ接続される。
【００４８】
送受信切換器３２０は、シーケンサ４１０からの指示の従って、オンオフ制御される。指示は、高周波信号照射時は、送信器３３０に接続されている送受信切換器３２０がオンされ、核磁気共鳴信号検出時は、受信器３４０に接続されている送受信切換器３２０がオンされるようになされる。
【００４９】
なお、図５では、部分筒状コイル５１の最も外側の第一キャパシタ７１に給電点３７４が配置されているが、給電点３７４の配置位置はこれに限られず、第一キャパシタ７１を挟むように配置されていればよい。また、図５では、第一導体６１が５本の場合を例示しているが、本数はこれに限られず、２本以上であればよい。
【００５０】
次に、以上のように、第一キャパシタ７１の値が調整され、送信器３３０および受信器３４０に、送受信切換器３２０および高周波信号分配・合成器３７０を介して接続されるＲＦコイル装置３１１が、高周波磁場を被検体１０に照射するとともに被検体１０から発生する核磁気共鳴信号を検出して検出信号として出力することを説明する。なお、高周波信号は、前述のように、予め定められたプログラムに従って計算機５１０により制御されるシーケンサ４１０からの指示に従って、送信器３３０から出力される。この時、送信器３３０に接続されている送受信切換器３２０は、シーケンサ４１０からの指示によりオンとなる。
【００５１】
図５に示すように、高周波信号が送信器３３０から送受信切換器３２０を介して入力されると、ＱＤハイブリッド３７１は、入力された高周波信号を、互いの位相差が９０度となるように２つの高周波信号に分配し、それぞれ第一０−１８０度分配・合成回路３７２と第二０−１８０度分配・合成回路３７３とに出力する。第一０−１８０度分配・合成回路３７２は、入力された高周波信号を、互いの位相差が１８０度となるように２つの高周波信号に分配し、それぞれ第一給電点３７４Ａと第三給電点３７４Ｃとに印加する。第二０−１８０度分配・合成回路３７３は、入力された高周波信号を、互いの位相差が１８０度となるように２つの高周波信号に分配し、第二給電点３７４Ｂと第四給電点３７４Ｄとにそれぞれ印加する。
【００５２】
図６を用いて給電点３７４に高周波信号が印加されたときの部分筒状コイル５１に流れる高周波電流について説明する。部分筒状コイル５１の第一キャパシタ７１に高周波信号が印加されると、第一導体６１と２つの第一キャパシタ７１と部分筒状導体４１とで構成されるループ６３は共振状態となり、ループ６３に沿って高周波電流９１が流れる。このとき、隣接する第一導体６１の端部は第二導体６２によって短絡されているため、第二導体６２によって短絡されている第一導体６１の端部に生じる電位は、全て同じとなる。第一導体６１と部分筒状導体４１の距離が、複数の第一導体６１でそれぞれ一定であることから、第一導体６１のインダクタンスは全て同じであり、第一導体６１に流れる高周波電流９１は全て同位相・同振幅となる。
【００５３】
互いの位相差が１８０度となる高周波信号が第一給電点３７４Ａと第三給電点３７４Ｃとにそれぞれ印加されたときの、部分筒状コイル５１Ａと５１Ｃとの動作を、図７を用いて説明する。なお、図７は説明を容易にするため第二ＲＦコイル２１を省略する。また、各部分筒状コイル５１Ａおよび５１Ｃに流れる高周波電流をそれぞれ９１Ａおよび９１Ｃとする。
【００５４】
図７（ａ）に示すように、高周波電流９１Ａが、図７（ａ）の紙面に垂直に手前に向かって部分筒状コイル５１Ａの第一導体６１上を流れるとき、高周波電流９１Ａにより生じる高周波磁場９２Ａは、ＲＦシールド３１の中心における座標系９００のｘ軸に対して４５度の角度をなす直線偏波磁界となる。これは、第一間隙８１の周方向の長さＧ１と第二間隙８２の周方向の長さＧ２とが同じであり、４つの部分筒状コイル５１（５１Ａ〜５１Ｄ）が、座標系９００のｘ方向およびｙ方向に対称に配置されているためである。
【００５５】
また、部分筒状コイル５１Ｃに流れる高周波電流９１Ｃは、部分筒状コイル５１Ａと部分筒状コイル５１Ｃに印加される高周波信号の位相差が１８０度であるため、図７（ｂ）に示すように、紙面に垂直に奥に向かって流れる。このとき高周波電流９１Ｃによって発生する高周波磁場９２Ｃは、高周波磁場９２Ａと同じ向きとなる。
【００５６】
従って、図７（ｃ）に示すように、部分筒状コイル５１Ａと部分筒状コイル５１Ｃとを備える第一ＲＦコイル１１は、座標系９００のｘ軸に対して４５度の角度をなす高周波磁場９２Ｅを発生する。なお、図を見やすくするために、図７（ａ）では、部分筒状コイル５１Ｂ、５１Ｃ、５１Ｄの記載を省略し、図７（ｂ）では、部分筒状コイル５１Ａ、５１Ｂ、５１Ｄの記載を省略、図７（ｃ）では、部分筒状コイル５１Ｂ、５１Ｄの記載を省略した。
【００５７】
部分筒状コイル５１Ｂと部分筒状コイル５１Ｄとを備える第二ＲＦコイル２１により発生する高周波磁場９２Ｆは、図８に示すように、高周波磁場９２Ｅと９０度の角度をなす。これは、本実施形態では、第一間隙８１の周方向の長さＧ１および第二間隙８２の周方向の長さＧ２を等しくしているため、第二ＲＦコイル２１が、第一ＲＦコイル１１をＲＦシールド３１の中心軸９１０を軸として９０度回転させた構造を有するためである。よって、第一ＲＦコイル１１が発生する高周波磁場９２Ｅと第二ＲＦコイル２１とが発生する高周波磁場９２Ｆとは、磁場の向きが互いに直交する。
【００５８】
ここで、第一０−１８０度分配・合成回路３７２と第二０−１８０度分配・合成回路３７３とに印加される高周波信号の位相差は９０度であることから、高周波磁場９２Ｅと高周波磁場９２Ｆとの位相差は９０度となる。従って、高周波磁場９２Ｅと高周波磁場９２Ｆとの合成磁場は、座標系９００のｚ方向から見てｘｙ面内を回転する磁場となる。このように、本実施形態のＲＦコイル装置３１１は、高周波信号分配・合成器３７０から高周波信号の供給を受け、ＲＦシールド３１の内部に、ＱＤ照射方式と同様に回転磁場を照射する。以下、本実施形態のＲＦコイルユニット３０１による高周波磁場の照射もＱＤ照射と呼ぶ。
【００５９】
照射した高周波磁場により、核磁気共鳴信号が、座標系９００のｚ方向からみてｘｙ面内を回転する磁場となって被検体１０から放射される。ＲＦコイル装置３１１は、相反定理に従い、高周波磁場を照射する場合と同様に、ｘｙ面内を回転する磁場を検出する。
【００６０】
具体的には、第一給電点３７４Ａ、第二給電点３７４Ｂ、第三給電点３７４Ｃ、第四給電点３７４Ｄに、それぞれ、核磁気共鳴信号に対応した高周波信号が生じる。図５に示すように、第一給電点３７４Ａと第三給電点３７４Ｃとに生じた高周波信号は、第一０−１８０度分配・合成回路３７２に入力され、ここで一方の信号の位相を１８０度シフトさせて合成される。また、第二給電点３７４Ｂと第四給電点３７４Ｄとに生じた高周波信号は、第二０−１８０度分配・合成回路３７３に入力され、ここで一方の信号の位相を１８０度シフトさせて合成される。第一０−１８０度分配・合成回路３７２および第二０−１８０度分配・合成回路３７３で合成された２つの信号は、ＱＤハイブリッド回路３７１に入力され、ここで一方の信号の位相を９０度シフトさせて合成されて出力される。受信時は、受信器３４０に接続されている送受信切換器３２０が、シーケンサ４１０からの指示によりオンとなるため、出力は、送受信切換器３２０を介して、受信器３４０に送られる。
【００６１】
以上から、本実施形態のＲＦコイル装置３１１は、高周波信号分配・合成器３７０から高周波信号の供給を受け、高周波磁場を被検体１０に照射するとともに、被検体１０から発生する核磁気共鳴信号を検出して、高周波信号分配・合成器３７０を介して検出信号として出力する。従って、本実施形態の、ＲＦコイル装置３１１と高周波信号分配・合成器３７０とを備えるＲＦコイルユニット３０１は、ＭＲＩ装置の送受信コイルとして動作する。
【００６２】
次に、本実施形態のＲＦコイル装置３１１の第一ＲＦコイル１１と第二ＲＦコイル２１との間に磁気結合が生じないこと、すなわち、送受信時にこれらのコイル間はデカップリング状態であることを、以下説明する。なお、磁気結合は、一般に、２つ以上のコイルを用いる場合、コイルの配置によってコイル間に生じることがあり、コイルの照射強度が低下したり、インピーダンスピークを２つに分裂させて所望の高周波磁場の照射を妨げる。
【００６３】
図９（ａ）に示すように、第二ＲＦコイル２１に高周波信号を印加すると、第二ＲＦコイル２１を構成する２つの部分筒状コイル５１Ｂ、５１Ｄに、高周波電流９１Ｂ、９１Ｄがそれぞれ流れる。このとき、２つの部分筒状コイル５１Ｂ、５１Ｄに印加される高周波信号の位相差が１８０度であるため、高周波電流９１Ｂ、９１Ｄは互いに逆向きに流れる。その結果、高周波磁場９２Ｆが生じる。高周波磁場９２Ｆを磁束９３として表すと、磁束９３は、図９（ａ）に示すように、２つの部分筒状コイル５１Ｂ、５１ＤからそれぞれＲＦシールド３１の内壁に沿って進み、第一ＲＦコイル１１を構成する２つの部分筒状コイル５１Ａ、５１Ｃと鎖交して、元の部分筒状コイルに戻る経路をとる。このとき、ＲＦシールド３１の中心軸９１０付近の磁束９３は、２つの部分筒状コイル５１Ａ、５１Ｃが対向する向きと平行な向きとなる。
【００６４】
第二ＲＦコイル２１により生じる磁束９３と部分筒状コイル５１Ｃとの関係を図９（ｂ）に示す。ここで、部分筒状コイル５１Ａ、５１Ｃが対向する向きをｙ’軸とし、部分筒状コイル５１Ｂ、５１Ｄが対向する向きをｘ’軸とし、ＲＦシールド３１の中心軸９１０の向きをｚ’軸とする座標系９０１を考える。座標系９０１では、磁束９３は、ＲＦシールド３１の中心軸９１０付近では、−ｙ’方向を向いているが、ＲＦシールド３１があるため、部分筒状コイル５１Ｃの近傍では、＋ｘ’方向と−ｘ’方向の２つの方向に分かれる。このとき、−ｘ’方向を向く磁束９３ｄと＋ｘ’方向を向く磁束９３ｂとが、それぞれ部分筒状コイル５１Ｃの第一導体６１と２つの第一キャパシタ７１と部分筒状導体４１で構成されるループ６３に鎖交する。ループ６３に鎖交する向きは、磁束９３ｄと磁束９３ｂとで反対となる。
【００６５】
図１０（ａ）に示すように、磁束９３ｄにより、ループ６３上を＋ｘ’方向を向く磁束を発生させる向きに流れる誘導電流９４ｄが、部分筒状コイル５１Ｃに生じる。一方、図１０（ｂ）に示すように、磁束９３ｂにより、ループ６３上を−ｘ’方向を向く磁束を発生させる向きに流れる誘導電流９４ｂが部分筒状コイル５１Ｃに生じる。このとき、第一導体６１上に流れる高周波電流は全ての同位相・同振幅になるため、誘導電流９４ｄおよび誘導電流９４ｂは全ての第一導体６１上を流れる。磁束９３ｄと磁束９３ｂとの分布がｘ’軸方向に対称であるため、誘導電流９４ｄと誘導電流９４ｂとの大きさは互いに等しい。ところが、第一導体６１上に流れる誘導電流９４ｄと誘導電流９４ｂとの向きは反対であるため、第一導体６１上に流れる誘導電流９４ｄと誘導電流９４ｂとは相殺される。従って、第二ＲＦコイル２１によって生じる高周波磁場により、第一のＲＦコイル１１の部分筒状コイル５１Ｃ上には誘導電流が流れないこととなる。
【００６６】
４つの部分筒状コイル５１Ａ、５１Ｂ、５１Ｃ、５１Ｄの配置の対称性から、部分筒状コイル５１Ｃに対向して配置される部分筒状コイル５１Ａについても同様に、第二ＲＦコイル２１によって生じる高周波磁場により、誘導電流は流れない。また、第一ＲＦコイル１１によって生じる高周波磁場により、第二ＲＦコイル２１の部分筒状コイル５１Ｂおよび５１Ｄには、それぞれ、誘導電流は流れない。従って、第二ＲＦコイル２１と第一ＲＦコイル１１との間に磁気結合は生じない。
【００６７】
以上説明した本実施形態のＲＦコイル装置３１１の検査空間の拡大の度合いと性能とについて、従来から用いられているバードケージコイルと比較した結果を示す。ここでは、性能として照射強度および照射分布の均一度をとりあげる。両コイルの照射分布は、電磁界シミュレーションにより求めた。
【００６８】
比較に用いたＲＦコイル装置３１１の仕様は以下の通りである。ＲＦシールド３１の直径は、６９０ｍｍ、同長さは、１０００ｍｍ、部分筒状コイル５１の第一導体６１の寸法は、幅４０ｍｍ、長さ５４０ｍｍ、同個数は、５個、第二導体６２の寸法は、幅４５ｍｍ、長さ５４ｍｍで、同個数は、１０個とした。第一導体６１と第二導体６２とは、ＲＦシールド３１の中心軸９１０を共有する直径６２４ｍｍの円筒面上に沿って配置した。また、ＲＦシールド３１の内部に、４つの部分筒状コイルを、第一間隙８１の周方向の長さＧ１と第二間隙の周方向の長さ８２Ｇ２とがともに１３０ｍｍとなるように配置した。各第一キャパシタ７１の値は、ＲＦコイル装置３１１の共振周波数が６４ＭＨｚとなるよう調整した。
【００６９】
比較の対象とするバードケージコイルは、ＲＦコイル装置３１１と同一寸法のＲＦシールド３１を用い、ＲＦシールド３１と中心軸９１０を共有する直径６２４ｍｍの円筒面上に沿って幅４０ｍｍのコイルエレメントが配置される長さ５４０ｍｍのハイパス型１６ラングバードケージコイルとした。このバードケージコイルも、共振周波数が６４ＭＨｚとなるようキャパシタの値を調整した。
【００７０】
ＲＦコイル装置３１１においては、高周波信号分配・合成器３７０から高周波信号の供給を受け、本実施形態で説明した手法によるＱＤ照射を行い、バードケージコイルでは、通常のＱＤ方式による照射を行った。
【００７１】
コイルの照射強度は、コイルに挿入される被検体１０の影響を強く受ける。そこで、人体の腹部を模擬した直径３００ｍｍ長さ５００ｍｍの円柱ファントムを、円柱ファントムの中心と中心軸とがそれぞれＲＦシールド３１の中心と中心軸９１０とを共有する位置に配置して、照射強度の計算を行った。このときのファントムの導電率は０．６［Ｓ／ｍ］、比誘電率は４５とした。また、照射分布はコイルに挿入する被検体１０の形状に大きく依存するため、照射分布の均一性は、コイルに円柱ファントムを挿入しない状態（無負荷）で評価した。
【００７２】
ＲＦコイル装置３１１では、ＲＦシールド３１の中心（原点とする）を通り中心軸９１０に垂直な平面上において、原点を中心とした半径１５０ｍｍの領域における１Ｗあたりの照射強度の平均は、０．２９４［Ａ／ｍ／√Ｗ］、同一領域における照射分布の均一度は３．４％であった。一方、ハイパス型１６ラングバードケージコイルでは、同一領域における１Ｗあたりの照射強度の平均は、０．３４５［Ａ／ｍ／√Ｗ］であり、照射分布の均一度は２．３％であった。なお、照射分布の均一度は、設定した領域内の照射強度の最大値と最小値との和に対する最大値と最小値との差の比率を百分率で表したものである。
【００７３】
本実施形態のＲＦコイル装置３１１の照射強度は、ＱＤ照射を行ったハイパス型１６ラングバードケージコイルの８５％であった。１５％の差は送信器３３０の増幅器の電力容量の余裕度の範囲内で吸収可能であり、本実施形態のＲＦコイル装置３１１は、従来のバードケージコイルとほぼ同等の照射強度を持つことが示された。また、均一度についても、ＲＦコイル装置３１１とバードケージコイルとの差は１％程度と非常に小さく、本実施形態のＲＦコイル装置３１１は、バードケージコイルと同等の均一な照射分布を持つことが示された。
【００７４】
一方、検査空間については、図１１に示すように、ＲＦコイル装置３１１を用いる場合、バードケージ型コイルを用いる場合に比べて、座標軸９００のｘ軸方向およびｙ軸方向に空間８９が拡大する。具体的には、第一間隙８１の周方向の長さＧ１および第二間隙８２の周方向の長さＧ２をそれぞれ１３０ｍｍとしているため、ＲＦシールド３１の中心を座標系９００の原点とするとき、ｙ方向に±６５ｍｍ以内の領域でｘ軸方向の空間８９が左右それぞれ３３ｍｍで計６６ｍｍ拡大し、ｘ方向に±６５ｍｍ以内の領域でｙ軸方向の空間８９が上下それぞれ３３ｍｍで計６６ｍｍ拡大する。従って、１６ラングバードケージ型コイルの代わりに本実施形態のＲＦコイル装置３１１を用いることで、同程度の照射強度、照射分布の均一度を維持しながら検査空間を広げることができる。
【００７５】
以上説明したように、本実施形態によれば、マグネットまたは傾斜磁場コイルの内径を大きくすること無しに、被検体の入る検査空間を広げることができる。このとき、ＱＤ方式の照射（ＱＤ照射）を可能とし、かつ、従来の円筒状ＲＦコイルと同程度の照射強度および照射分布の均一性を実現できる。
【００７６】
従って、本実施形態によれば、トンネル型ＭＲＩ装置において、バードケージ型コイルに比して、照射効率および所望の撮影領域における照射分布の均一性を大きく低下させることなく、かつ、マグネットまたは傾斜磁場コイルの内径を大きくすること無しに、広い検査空間を確保可能な送受信コイルを提供できる。
【００７７】
本実施形態によれば、このような送受信コイルを用い、マグネットまたは傾斜磁場コイルの内径を大きくすること無しに、被検体の入る検査空間を広げ、被検体に開放感を与えるＭＲＩ装置、検査空間内に各種機器の設置スペースを確保できるＭＲＩ装置を構成することができる。
【００７８】
なお、本実施形態の部分筒状コイル５１では、隣接する第一導体６１の両端をそれぞれ第二導体６２で接続している。これは、隣接するループ６３に流れる高周波電流９１を同位相・同振幅とするためであり、隣接する第一導体６１の接続手法はこれに限られない。第一導体６１の両端部のうち、少なくとも一方の端部が第二導体６２により短絡されていればよい。例えば、図１２（ａ）に示すように、隣接する第一導体６１の一方の端部であって同一方向の端部のみを第二導体６２で接続してもよい。また、図１２（ｂ）に示すように、メアンダ線状に、隣接する第一導体６１の一方の端部を交互に第二導体６２で接続してもよい。
【００７９】
また、本実施形態では、ＲＦシールド３１および部分筒状導体４１の厚さを５０μｍとしたが、これらの厚みは５０μｍに限られない。例えば、傾斜磁場を切り替えるときに生じる交流磁場の周波数における円筒状導体の表皮深さ程度でもよく、傾斜磁場を通し、高周波磁場を遮蔽する厚さであればよい。また、ＲＦシールド３１および部分筒状導体４１は網状の導電性シートでもよく、さらに、表面が絶縁体で覆われた複数の導電性シートを互いの一部を重ねて合わせて敷き詰めたものでもよい。すなわち、ＲＦシールド３１および部分筒状導体４１は傾斜磁場を通し、高周波磁場を遮蔽する構造であればよい。
【００８０】
また、高周波信号分配・合成器３７０の構成（内部配線）は、上記図５に示すものに限られない。高周波信号分配・合成器３７０の入力信号および出力信号の振幅および位相の関係が、上述の関係を満たす構成であればよい。
【００８１】
また、本実施形態では、第一給電点３７４Ａと第三給電点３７４Ｃとに印加する高周波信号の位相差、および、第二給電点３７４Ｂおよび第四給電点３７４Ｄとに印加する高周波信号の位相差は、ともに１８０度としているが、厳密に１８０度でなくてもよい。位相差が１８０度でないことによるＲＦコイル装置３１１の照射強度の低下が１０％以内であれば、１８０度近傍の所定の角度であってもよい。また、第一の０−１８０度分配・合成回路３７２と第二の０−１８０度分配・合成回路３７３とに供給する高周波信号の位相差は、９０度としているが、厳密に９０度でなくてもよい。９０度でないことによるＲＦコイル装置３１１の照射強度の低下が１０％以内であれば、９０度近傍の所定の角度であってもよい。
【００８２】
また、上記実施形態では、部分筒状コイル５１の部分筒状導体４１がＲＦシールド３１の内壁に接するように配置され、一体とみなされる場合を例にあげて説明しているが、両者の位置関係はこれに限られない。部分筒状導体４１は、ＲＦシールド３１の内壁から所定の距離をおいて配置してもよい。また、部分筒状導体４１とＲＦシールド３１とは一体、すなわち、部分筒状導体４１を備えず、ＲＦシールド３１が部分筒状導体４１を兼ねる構成であってもよい。
【００８３】
ここで、各部分筒状コイル５１（５１Ａ、５１Ｂ、５１Ｃ、５１Ｄ）の部分筒状導体４１が、ＲＦシールド３１の内壁から所定の距離をおいて配置される例（ＲＦコイル装置３１２と呼ぶ。）を図１３に示す。ただし、この場合、ＲＦコイル装置３１２の検査空間を縮小させないため、部分筒状導体４１とＲＦシールド３１の内壁との間の距離は、できるだけ短くすることが望ましい。例えば、５ｍｍ以下が望ましい。
【００８４】
なお、図１３はＲＦコイル装置３１２を中心軸９１０の方向から見た図であり、給電点３７４は省略する。また、ＲＦコイル装置３１２は、部分筒状コイル５１の部分筒状導体４１がＲＦシールド３１の内壁から離れている点のみ図３に示すＲＦコイル装置３１１と異なり、他の構成は同じである。
【００８５】
ＲＦコイル装置３１２において、部分筒状コイル５１に流れる高周波電流９１は、部分筒状導体４１上を流れているため、部分筒状導体４１がＲＦシールド３１から離れていても高周波電流９１の分布は変化することはない。また、部分筒状コイル５１により発生する高周波磁場の分布は、部分筒状導体４１がＲＦシールド３１の内壁から離れている領域の近傍のみ異なり、部分筒状コイル５１内部および被検体１０が配される内部空間では同じとなる。
【００８６】
従って、ＲＦコイル装置３１２を備えるＲＦコイルユニットは、ＲＦコイル装置３１１を備えるＲＦコイルユニット３０１同様、ＱＤ照射を実現する。すなわち、ＲＦコイル装置３１２によれば、ＲＦコイル装置３１１と同様の効果を得ることができる。
【００８７】
さらに、ＲＦコイル装置３１２では、図１３に示すように、部分筒状コイル５１がＲＦシールド３１から距離をおいて配置される。このため、ＲＦシールド３１の寸法に誤差が生じた場合でも、所望の位置に部分筒状コイル５１を配置することができ、コイルの位置精度が向上する。また、ＲＦシールド３１を傾斜磁場コイル２１０と一体化する場合、部分筒状コイル５１をＲＦシールド３１と分離することで、傾斜磁場コイル２１０の振動が部分筒状コイル５１に直接伝わるのを防ぐことができる。これにより、部分筒状コイル５１が備えるキャパシタを固定する半田の劣化を防止でき、コイルの安定性が向上する。
【００８８】
以上説明したように、本実施形態の変形例であるＲＦコイル装置３１２によれば、トンネル型ＭＲＩ装置において、バードケージ型コイルに比して、照射効率および所望の撮影領域における照射分布の均一性を大きく低下させることなく、かつ、マグネットまたは傾斜磁場コイルの内径を大きくすること無しに、広い検査空間を確保可能な送受信コイルを提供できる。さらに、送受信コイルの位置精度および安定性が向上する。
【００８９】
＜＜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。本実施形態のＭＲＩ装置は基本的に第一の実施形態と同様である。ただし、ＲＦコイル装置が備えるＲＦシールドと第一ＲＦコイルおよび第二ＲＦコイルとの形状が異なる。以下、第一の実施形態と異なる構成に主眼をおいて本実施形態を説明する。なお、本実施形態においても、水平磁場方式のマグネット１１０が発生する静磁場９２０の向きを座標系９００のｚ軸方向とする。
【００９０】
図１４は、本実施形態のＲＦコイル装置３１３の構成を説明するための図である。このＲＦコイル装置３１３は、図２の送受信コイル３１０として用いる。図１４（ａ）は、ＲＦコイル装置３１３を中心軸９１０の方向から見た図であり、図１４（ｂ）は、ＲＦコイル装置３１３の第一ＲＦコイル１２および第二ＲＦコイル２２を構成する部分楕円筒状コイル５２を斜め横から見た図である。
【００９１】
本実施形態のＲＦコイル装置３１３は、第一ＲＦコイル１２と、第二ＲＦコイル２２と、ＲＦシールド３２とを備える。本実施形態のＲＦシールド３２は、被検体１０が入ることが可能な大きさの楕円筒形状の導体で構成される。断面の楕円は、座標系９００のｘ軸方向に長軸を持つ。第一ＲＦコイル１２は、ＲＦシールド３２の内側の周方向に沿って中心軸９１０を挟んで対向する位置に配置される、２つの部分楕円状コイル５２（５２Ａおよび５２Ｃ）を備える。また、第二ＲＦコイル２２は、ＲＦシールド３２の内側の周方向に沿って中心軸９１０を挟んで対向する位置に配置される、２つの部分楕円状コイル５２（５２Ｂおよび５２Ｄ）を備える。
【００９２】
第一ＲＦコイル１２と第二ＲＦコイル２２とは、中心軸９１０を含む面に対し、面対称に配置される。このとき、部分楕円筒状コイル５２Ａと５２Ｂとの間および部分楕円筒状コイル５２Ｃと５２Ｄとの間には、それぞれ、周方向の長さがＧ３の第一間隙８３が設けられ、また、部分楕円筒状コイル５２Ａと５２Ｄとの間および部分楕円筒状コイル５２Ｂと５２Ｃとの間には、それぞれ、周方向の長さがＧ４の第二間隙８４が設けられる。なお、本実施形態では、第一間隙８３の周方向長さＧ３と第二間隙８４の周方向の長さＧ４は、第一ＲＦコイル１２と第二ＲＦコイル２２との間に磁気結合が生じないように決定される。決定方法については後述する。
【００９３】
部分楕円筒状コイル５２は、図１４（ｂ）に示すように、部分楕円筒状導体４２と、中心軸９１０に実質的に平行な複数の第一導体６１と、第一導体６１の両端をそれぞれ部分楕円筒状導体４２に接続する複数の第一キャパシタ７１と、第一導体６１の両端を、隣接する第一導体６１の端部に接続する複数の第二導体６２とを備える。図１４（ｂ）では、第一導体６１は５本、第一キャパシタ７１は１０個、第二導体６２は８本である場合を例示するが、本数、個数はこれに限られない。部分楕円筒状導体４２は、ＲＦシールド３２の内側の面（内壁）に接するように配置される。
【００９４】
ここで、第一の実施形態のＲＦコイル装置３１１およびＲＦコイル装置３１２では、ＲＦシールド３１（部分筒状導体４１）と、部分筒状コイル５１の第一導体６１および第二導体６２との距離は一定である。しかし、本実施形態のＲＦコイル装置３１３では、各第一導体６１は、ＲＦシールド３２（部分楕円筒状導体４２）の中心軸から長軸方向に向かうにつれて、ＲＦシールド３２の内壁との距離が小さくなるよう配置される。すなわち、本実施形態では、部分楕円筒状コイル５２の第一導体６１および第二導体６２と、ＲＦシールド３２（部分楕円筒状導体４２）との距離は、中心軸９１０からｘ軸方向に沿って外側に向かうにつれて狭まるよう配置される。ただし、第一導体６１は、周方向には、第一の実施形態同様、等間隔に配置される。
【００９５】
このとき、第一ＲＦコイル１２を構成する部分楕円筒状コイル５２Ａおよび５２Ｃ、および第二ＲＦコイル２２を構成する部分楕円筒状コイル５２Ｂおよび５２Ｄは、それぞれ中心軸９１０に対して１８０度の回転対称となる形状を有する。
【００９６】
図１４（ａ）に示すように、本実施形態のＲＦコイル装置３１３は、ＲＦシールド３２の短軸（ｙ軸方向の径）が第一の実施形態のＲＦシールド３１のｙ軸方向の直径と同じ長さであれば、ｘ軸方向の径がＲＦシールド３１の径より長くなる。このため、ＲＦコイル装置３１１に比べ、被検体１０とＲＦシールド３２との間の空間８８が拡大する。
【００９７】
なお、本実施形態では、ＲＦコイル装置３１３の部分楕円筒状コイル５２に配置される複数の第一キャパシタ７１の値は、配置される位置ごとに調整される。調整方法を以下に示す。
【００９８】
部分楕円筒状コイル５２の第二導体６２を取り除いた状態で、第一導体６１と２つの第一キャパシタ７１と部分楕円筒状導体４２とで構成される複数のループ（図１４では、５つ）をそれぞれループ６３とする。まず、ループ６３ごとに、ループ６３が単体で動作する時の共振周波数が同一の周波数となるように、第一キャパシタ７１の値をそれぞれ調整する。次に、第二導体６２を接続し、調整した各ループ６３の第一キャパシタ７１の値の比を維持しながら、ＲＦコイル装置３１３で用いる磁気共鳴周波数に一致するよう、各第一キャパシタ７１の値を調整する。
【００９９】
本実施形態では、部分楕円筒状コイル５２は、第一導体６１と部分楕円筒状導体４２との距離が、中心軸９１０からｘ軸方向に沿って外側に向かうにつれて狭くなるよう配置される。第一導体６１と部分楕円筒状導体４２との距離が近くなるにつれて、第一導体６１のインダクタンスの値が低下するため、本実施形態では、中心軸９１０からｘ軸方向に沿って外側に向かうにつれて、第一導体６１のインダクタンスの値が低下する。従って、各ループ６３の共振周波数が一致するように第一キャパシタ７１の値を調整すると、第一キャパシタ７１の値は、中心軸９１０からｘ軸方向に沿って外側に向かうにつれて大きくなる傾向を示す。
【０１００】
なお、本実施形態のＲＦコイル装置３１３の、各給電点の配置、高周波信号分配・合成器３７０および送受信切換器３２０を介した送信器３３０および受信器３４０との接続は、図５に示す第一の実施形態の接続態様と同様である。すなわち、図１４では省略しているが、部分楕円筒状コイル５２Ａは第一給電点を、同５２Ｂは第二給電点を、同５２Ｃは、第三給電点を、同５２Ｄは、第四給電点を備え、それぞれ高周波信号の供給を受けるとともに、発生する高周波磁場を検出する。各給電点は、第一の実施形態同様、第一キャパシタ７１を挟む位置に配置される。
【０１０１】
次に、以上のように調整されたＲＦコイル装置３１３が、高周波磁場を被検体１０に照射するとともに前記被検体１０から発生する核磁気共鳴信号を検出して検出信号として出力することを説明する。
【０１０２】
上述のように、ＲＦコイル装置３１３と送信器３３０との接続関係は、第一の実施形態と同様である。従って、送信器３３０から印加された高周波信号は高周波信号分配・合成器３７０で４つに分配され、ＲＦコイル装置３１３の第一給電点、第二給電点、第三給電点、および第四給電点にそれぞれ印加される。このとき、第一給電点と第三給電点とにそれぞれ印加される信号の位相差と、第二給電点と第四給電点とにそれぞれ印加される信号の位相差はともに１８０度となり、第一給電点と第二給電点とにそれぞれ印加される信号の位相差は９０度となる。
【０１０３】
各給電点に高周波信号が印加されたときに部分楕円筒状コイル５２の複数の第一導体６１に流れる高周波電流の位相は、第一の実施形態と同様に同位相である。しかし、高周波電流の振幅は中心軸９１０からｘ軸方向に沿って外側に向かうにつれて大きくなる傾向を示す。これは、第一キャパシタ７１の値が、中心軸９１０からｘ軸方向に沿って外側に向かうにつれて大きくなるとともに、第二導体６２によって隣接する第一導体の端部が短絡されることで、短絡されている第一導体の端部の電位が一定に保たれるためである。
【０１０４】
互いの位相差が１８０度となる高周波信号が第一給電点と第三給電点とにそれぞれ印加されたときの、部分楕円筒状コイル５２Ａと５２Ｃとの動作を、図１５を用いて説明する。なお、説明を容易にするため、図１５（ａ）では、部分楕円筒状コイル５２Ｂ、５２Ｃ、５２Ｄを、図１５（ｂ）では、同５２Ａ、５２Ｂ、５２Ｄを、図１５（ｃ）では、第二ＲＦコイル２２を、それぞれ省略する。
【０１０５】
高周波信号が第一給電点に印加されたとき、部分楕円筒状コイル５２Ａの複数の第一導体６１に、同じ位相で、振幅が中心軸９１０からｘ軸方向に沿って外側に向かうにつれて大きくなる高周波電流９５Ａが、図１５（ａ）の紙面に垂直に手前に向かって流れるとすると、ＲＦシールド３２の中心における高周波磁場９６Ａは、座標系９００のｘ軸に対して角度θ１をなす向きに発生する。
【０１０６】
また、部分楕円筒状コイル５２Ａと部分楕円筒状コイル５２Ｃとに印加される高周波信号の位相差が１８０度であるため、部分楕円筒状コイル５２Ｃに流れる高周波電流９５Ｃは、図１５（ｂ）の紙面に垂直に奥に向かって、同じ位相で、振幅が中心軸９１０からｘ軸方向に沿って外側に向かうにつれて大きくなる。このとき高周波電流９５Ｃによって発生する高周波磁場９６Ｃは、部分楕円筒状コイル５２Ａと部分楕円筒状コイル５２Ｃとの形状が中心軸９１０に対して１８０度の回転対称の関係にあることから、高周波磁場９６Ａと同じ向きとなる。
【０１０７】
従って、図１５（ｃ）に示すように、部分楕円筒状コイル５２Ａと部分楕円筒状コイル５２Ｃとで構成される第一ＲＦコイル１２は、座標系９００のｘ軸に対して角度θ１をなす高周波磁場９６Ｅを発生する。
【０１０８】
また、部分楕円筒状コイル５２Ｂと部分楕円筒状コイル５２Ｄとで構成される第二ＲＦコイル２２により発生する高周波磁場９６Ｆは、第二ＲＦコイル２２が、第一ＲＦコイル１２に対して中心軸９１０を含むｙｚ平面を鏡像面とする鏡像対称の位置にあることから、図１６に示すように、座標系９００のｘ軸に対して角度θ２＝１８０°―θ１をなす。
【０１０９】
高周波磁場９６Ｅと高周波磁場９６Ｆとがなす角度θｄはθｄ＝｜θ２―θ１｜となる。角度θｄは、部分楕円筒状コイル５２の複数の第一導体６１の配置や第一間隙８３の周方向の長さＧ３および第二間隙８４の周方向の長さＧ４によって決まり、０度から１８０度の間の値を示す。
【０１１０】
このとき、第一０−１８０度分配・合成回路３７２と第二０−１８０度分配・合成回路３７３とに印加される高周波信号の位相差は９０度であることから、高周波磁場９６Ｅと高周波磁場９６Ｆとの位相差は９０度となり、高周波磁場９６Ｅと高周波磁場９６Ｆとの合成磁場は、座標系９００のｚ方向から見てｘｙ面内を回転する楕円偏波磁場となる。なお、θｄが９０度のとき、円偏波磁場となる。従って、ＲＦコイル装置３１３は、ＲＦシールド３２の内部に、楕円偏波磁場（円偏波磁場を含む）を照射する。
【０１１１】
図１７に、第一ＲＦコイル１２から照射される高周波磁場９６Ｅの１Ｗあたりの円偏波磁場強度（Ｂ１）と、高周波磁場９６Ｅと高周波磁場９６Ｆとの合成磁場による１Ｗあたりの円偏波磁場強度（Ｂ１２）との比（Ｂ１２／Ｂ１）と、角度θｄの関係を示す。本図に示すように、合成磁場による１Ｗあたりの円偏波磁場強度（Ｂ１２）は、角度θｄのすべての範囲で１以上を示し、θｄ＝９０度で最大√２を示す。
【０１１２】
照射した高周波磁場により、核磁気共鳴信号が、座標系９００のｚ方向からみてｘｙ面内を回転する磁場となって被検体１０から放射される。ＲＦコイル装置３１３は、相反定理に従い、高周波磁場を照射する場合と同様に、ｘｙ面内を回転する磁場を検出する。
【０１１３】
以上説明したように、ＲＦコイル装置３１３と高周波信号分配・合成器３７０とを備えるＲＦコイルユニットは、高周波磁場を被検体１０に照射するとともに前記被検体１０から発生する核磁気共鳴信号を検出して検出信号として出力する送受信コイルとして動作する。
【０１１４】
次に、本実施形態の第一間隙８３の周方向の長さＧ３と第二間隙８４の周方向の長さＧ４の決定方法を、図１８を用いて説明する。これらの長さは、第一ＲＦコイル１２と第二ＲＦコイル２２との間に磁気結合が生じないよう決定される。
【０１１５】
部分楕円筒状コイル５２Ａの複数の第一導体６１に、同じ位相で、振幅が中心軸９１０からｘ軸方向に沿って外側に向かうにつれて大きくなる高周波電流９５Ａが、図１８（ａ）の紙面に垂直に手前に向かって流れるとき、高周波電流９５Ａにより生じる第一磁束９７は、部分楕円筒状コイル５２Ｂのループ６３に対して、ＲＦシールド３２の内壁に沿って、部分楕円筒状コイル５２Ｃから部分楕円筒状コイル５２Ａに向かって鎖交する。このため、部分楕円筒状コイル５２Ｂの第一導体６１上に、図１８（ａ）の紙面に垂直に奥に向かって第一誘導電流（ＩＡ）が流れる。
【０１１６】
一方、部分楕円筒状コイル５２Ｃに流れる高周波電流９５Ｃは、部分楕円筒状コイル５２Ａと部分楕円筒状コイル５２Ｃとに印加される高周波信号の位相差が１８０度である。このため、図１８（ｂ）に示すように、高周波電流９５Ｃにより生じる第二磁束９８は、部分楕円筒状コイル５２Ｂのループ６３に対して、ＲＦシールド３２の内壁に沿って、部分楕円筒状コイル５２Ａから部分楕円筒状コイル５２Ｃに向かって鎖交する。その結果、部分楕円筒状コイル５２Ｂの第一導体６１上に、図１８（ａ）の紙面に垂直に手前に向かって第二誘導電流（ＩＣ）が流れる。このとき、第一誘導電流と第二誘導電流の大きさは、第一間隙８３の周方向の長さＧ３と第二間隙８４の周方向の長さＧ４に依存する。
【０１１７】
ここで、部分楕円筒状コイル５２Ａ〜５２ＤをＲＦシールド３２の内壁に沿って移動させることを考える。
【０１１８】
まず、他の部分楕円筒状コイル５２Ａ、５２Ｃを固定し、部分楕円筒状コイル５２Ｂを部分楕円筒状コイル５２Ａの方に移動させる。このとき、部分楕円筒状コイル５２Ｂが部分楕円筒状コイル５２Ａに近づくにつれて、第一誘導電流（ＩＡ）の値が増加するとともに、部分楕円筒状コイル５２Ｂは部分楕円筒状コイル５２Ｃから離れるため、第二誘導電流（ＩＣ）は減少する。なお、部分楕円筒状コイル５２Ｄは、部分楕円筒状コイル５２Ｂの移動に伴い、部分楕円筒状コイル５２Ｂおよび５２Ｄが、中心軸９１０に対して１８０度の回転対称となる位置に移動させる。
【０１１９】
反対に、部分楕円筒状コイル５２Ｂを部分楕円筒状コイル５２Ｃの方に移動させる。部分楕円筒状コイル５２Ｂが部分楕円筒状コイル５２Ｃに近づくにつれて、第二誘導電流（ＩＣ）の値が増加するとともに、部分楕円筒状コイル５２Ｂは部分楕円筒状コイル５２Ａから離れるため、第一誘導電流（ＩＡ）は減少する。
【０１２０】
よって、第一誘導電流（ＩＡ）の絶対値および第二誘導電流（ＩＣ）の絶対値と第二間隙８４の周方向の長さＧ４の関係は、図１８（ｃ）のように表わすことができる。図１８（ｃ）において、縦軸は誘導電流の絶対値（｜Ｉ｜）、横軸は、第二間隙８４の周方向の長さＧ４である。本図に示すように、第二間隙８４の周方向の長さＧ４ｂにおいて、第一誘導電流（ＩＡ）の絶対値と第二誘導電流（ＩＣ）の絶対値との大きさが等しくなる。このとき、第一誘導電流（ＩＡ）と第二誘導電流（ＩＣ）との向きは反対であるため、部分楕円筒状コイル５２Ｂには、部分楕円筒状コイル５２Ａと部分楕円筒状コイル５２Ｃによる誘導電流が流れない。すなわち、第二間隙８４の周方向の長さをＧ４ｂとすると、磁気結合が生じない状態を実現できる。これにより、第二間隙８４の周方向の長さＧ４がＧ４ｂに決定される。これに伴い、第一間隙８３の周方向の長さＧ３も決定される。
【０１２１】
本実施形態では、このように、第一誘導電流（ＩＡ）の絶対値と第二誘導電流（ＩＣ）の絶対値との大きさが等しくなる位置を探索し、第二の間隙８４の周方向の長さＧ４ｂおよび第一間隙８３の周方向の長さＧ３を決定する。従って、第二間隙８４の周方向の長さＧ４をＧ４ｂに決定するにあたり、部分楕円筒状コイル５２Ｂに誘導電流が流れていないことを確かめる必要がある。これは、例えば、ネットワークアナライザを用いて確かめることができる。すなわち、ネットワークアナライザの第一ポートを第一０−１８０分配・合成回路３７２を介して部分楕円筒状コイル５２Ａと部分楕円筒状コイル５２Ｃとに接続し、ネットワークアナライザの第二ポートを部分楕円筒状コイル５２Ｂに接続し、第一ポートと第二ポートとの通過特性（Ｓ１２）から判断する。また、電磁界シミュレーションによって確かめることができる。
【０１２２】
以上、第一ＲＦコイル１２と第二ＲＦコイル２２との間に磁気結合が生じないように第一間隙８３の周方向の長さＧ３と第二間隙８４の周方向の長さＧ４を決定する方法を説明した。
【０１２３】
次に、本実施形態のＲＦコイル装置３１３の検査空間の拡大の度合いと照射強度および照射分布の均一度について、従来から用いられているバードケージコイルと比較した結果を示す。両コイルの照射分布は、電磁界シミュレーションにより求めた。
【０１２４】
比較に用いたＲＦコイル装置３１３の仕様は以下の通りである。楕円筒状のＲＦシールド３２の長軸方向の直径は７００ｍｍ、短軸方向の直径は６３５ｍｍ、長さは１０００ｍｍとし、部分楕円筒状コイル５２の第一導体６１の寸法は、幅４０ｍｍ、長さ５４０ｍｍで、その個数は５個とし、部分楕円筒状コイル５２の第二導体６２の寸法は幅４５ｍｍ、長さ３６ｍｍで、その個数は１０個とした。第一導体６１および第二導体６２は、ＲＦシールド３２の中心軸９１０を共有する長軸方向の直径６８０ｍｍ、短軸方向の直径５７５ｍｍの楕円筒面上に沿って配置する。また、第一間隙８３の周方向の長さＧ３と第二間隙８４の周方向の長さＧ４は、それぞれ１８４ｍｍ、１５２ｍｍとした。各第一キャパシタ７１の値は、ＲＦコイル装置３１３の共振周波数が６４ＭＨｚとなるよう調整した。
【０１２５】
また、比較に用いるバードケージコイルは、ＲＦシールド３２と同寸法の楕円筒状のＲＦシールドを用い、第一導体６１と第二導体６２とが配置される楕円筒面と同寸法の楕円筒面上に沿って幅４０ｍｍのコイルエレメントが配置される、長さ５４０ｍｍのハイパス型１６ラング楕円バードケージコイルとした。このバードケージコイルも、共振周波数が６４ＭＨｚとなるようキャパシタの値を調整した。
【０１２６】
ＲＦコイル装置３１３においては、本実施形態で説明した手法によるＱＤ照射を行い、楕円バードケージコイルでは、通常のＱＤ方式による照射を行った。また、第一の実施形態の比較例同様、人体の腹部を模擬した直径３００ｍｍ長さ５００ｍｍの円柱ファントムを、円柱ファントムの中心と中心軸とがそれぞれＲＦシールド３２の中心と中心軸９１０とを共有する位置に配置し、照射強度の計算を行った。このときのファントムの導電率は０．６［Ｓ／ｍ］、比誘電率は４５とした。また照射分布の均一性は、コイルに円柱ファントムを挿入しない状態（無負荷）で評価した。
【０１２７】
ＲＦコイル装置３１３では、ＲＦシールド３２の中心（原点とする）を通り中心軸９１０に垂直な平面上において、原点を中心とした半径１５０ｍｍの領域における１Ｗあたりの照射強度の平均は、０．２７２［Ａ／ｍ／√Ｗ］、同一領域における照射分布の均一度は５．３％であった。一方、楕円バードケージコイルでは、同一領域における１Ｗあたりの照射強度の平均は、０．３０９［Ａ／ｍ／√Ｗ］であり、照射分布の均一度は５．０％であった。なお、照射分布の均一度は、設定した領域内の照射強度の、最大値と最小値との和に対する最大値と最小値との差の比率を百分率で表したものである。
【０１２８】
本実施形態のＲＦコイル装置３１３の照射強度は、ＱＤ照射を行った楕円バードケージコイルの８８％であった。１２％の差は送信器３３０の増幅器の電力容量の余裕度の範囲内で吸収可能であり、本実施形態のＲＦコイル装置３１３は従来の楕円バードケージコイルとほぼ同等の照射強度を持つことが示された。また、均一度についても、ＲＦコイル装置３１３と楕円バードケージコイルの差は１％以下と非常に小さく、本実施形態のＲＦコイル装置３１３は、楕円バードケージコイルと同等の均一な照射分布を持つことが示された。
【０１２９】
一方、検査空間については、ＲＦコイル装置３１３を用いる場合、楕円バードケージコイルの場合に比べて、座標系９００のｘ軸方向およびｙ軸方向に空間が拡大する。具体的には、ＲＦシールド３２の中心を座標系９００の原点とするとき、ｙ方向に±７６ｍｍ以内の領域でｘ軸方向の空間８８（図１４参照）が２０ｍｍ拡大し、ｘ方向に±９２ｍｍ以内の領域でｙ軸方向の空間８８（図１４参照）が６６ｍｍ拡大する。従って、送受信コイル３１０として、楕円バードケージコイルの代わりに本実施形態のＲＦコイル装置３１３を用いることで、同程度の照射強度、照射分布の均一度を維持しながら検査空間を広げることができる。
【０１３０】
以上説明したように、本実施形態によれば、照射効率および所望の撮影領域における照射分布の均一性を大きく低下させることなく、被検体１０の入る検査空間を広げた送受信コイル３１０を提供できる。このとき、マグネットまたは傾斜磁場コイルの内径を大きくする必要もない。
【０１３１】
また、本実施形態によれば、ＲＦシールドおよびＲＦコイルが楕円筒形状であるため、一方向の検査空間をさらに拡大することができる。従って、本実施形態によれば、被検体に開放感を与えるＭＲＩ装置や、検査空間内に各種機器の設置スペースを確保できるＭＲＩ装置を構成することができる。
【０１３２】
なお、本実施形態では、第一導体６１および第二導体６２と、部分楕円筒状導体４２との距離が、中心軸９１０からｘ軸方向に沿って外側に向かうに連れて狭くなるようこれらの各構成を配置する場合を例にあげて説明しているが、これらの配置はこれに限られない。第一の実施形態同様、第一導体６１および第二導体６２と部分楕円筒状導体４２との距離は一定としてもよい。すなわち、第一導体６１および第二導体６２を構成するそれぞれの導体の、ＲＦシールド３２の内壁からの距離が等しくなるよう配置されてもよい。また、第一導体６１および第二導体６２を構成するそれぞれの導体は、ＲＦシールド３２（部分楕円筒状導体４２）の中心軸から長軸方向に向かうにつれて、ＲＦシールド３２の内壁との距離が大きくなるよう配置されてもよい。すなわち、第一導体６１および第二導体６２と、部分楕円筒状導体４２との距離が、中心軸９１０からｘ軸方向に沿って外側に向かうに連れて広くなるようにしてもよい。また、任意の２つの第一導体６１の間で、部分楕円筒状導体４２との距離が異なっていてもよい。また、本実施形態では、第一導体６１は、周方向に等間隔に配置したが、等間隔でなくともよく、照射分布が均一となるように配置されればよい。
【０１３３】
また、ＲＦシールド３２および部分楕円筒状コイル５２の部分楕円筒状導体４２は、第一の実施形態同様、円筒形状としてもよい。この場合も、部分楕円筒状コイル５２の第一導体６１および第二導体６２と部分楕円筒状導体４２との距離は、中心軸９１０からｘ軸方向に沿って外側に向かうにつれて狭まるように配置する。
【０１３４】
また、第一の実施形態同様、ＲＦシールド３２および部分楕円筒状導体４２を一体に構成してもよい。さらに、ＲＦシールド３２および部分楕円筒状導体４２との間に空間を設けて配置するよう構成してもよい。
【０１３５】
また、本実施形態においても、第一の実施形態同様、隣接する第一導体６１の両端部は、少なくとも一方の端部が第二導体６２により短絡されていればよい。
【０１３６】
また、ＲＦシールド３２および部分楕円筒状導体４２は、傾斜磁場を通し、高周波磁場を遮蔽する厚さおよび構造であればよい。
【０１３７】
また、高周波信号分配・合成器３７０の構成（内部配線）は、上記図５に示すものに限られない。高周波信号分配・合成器３７０の入力信号および出力信号の振幅および位相の関係が、上述の関係を満たす構成であればよい。各給電点に印加される高周波信号の位相差、第一の０−１８０度分配・合成回路３７２と第二の０−１８０度分配・合成回路３７３とに供給する高周波信号の位相差も第一の実施形態と同様、所定の範囲で幅を持たせることが可能である。
【０１３８】
＜＜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。本実施形態のＭＲＩ装置は基本的に第二の実施形態と同様である。しかし、本実施形態のＭＲＩ装置の送受信コイル３１０として用いるＲＦコイル装置３１４は、第二の実施形態のＲＦコイル装置３１３に加えて、第一ＲＦコイル１２と第二ＲＦコイル２２との間の磁気結合を調整する磁気結合調整部を備える。以下、第二の実施形態と異なる構成に主眼をおいて本実施形態を説明する。なお、本実施形態においても、水平磁場方式のマグネット１１０が発生する静磁場９２０の向きは、座標系９００のｚ軸方向とする。
【０１３９】
図１９は、本実施形態のＲＦコイル装置３１４の構成を説明するための図である。このＲＦコイル装置３１４は、図２の送受信コイル３１０として用いる。図１９（ａ）は、ＲＦコイル装置３１４を中心軸９１０の方向から見た図であり、図１９（ｂ）は、部分楕円筒状コイル５２Ｃおよび５２Ｄを中心軸９１０を通り座標系９００のｘｚ平面に平行な平面９１１から見た図である。
【０１４０】
上述のように、本実施形態のＲＦコイル装置３１４は、第二の実施形態のＲＦコイル装置３１３と基本的に同様の構成を有する。本実施形態のＲＦコイル装置３１４は、さらに、磁気結合調整部を備える。磁気結合調整部は、第一ＲＦコイル１２と第二ＲＦコイル２２との間の磁気結合を防止するための構成で、本実施形態では、磁気結合調整部として第二キャパシタ７２が挿入された導体ループ６４を備える。
【０１４１】
導体ループ６４は、第一ＲＦコイル１２と第二ＲＦコイル２２との間の複数の間隙の中の、中心軸９１０に対し軸対称の位置にある一対の間隙内に配置される。すなわち、導体ループ６４は、部分楕円筒状コイル５２Ａと部分楕円筒状コイル５２Ｂとの間、および部分楕円筒状コイル５２Ｃと部分楕円筒状コイル５２Ｄとの間に、それぞれ配置される。このとき、導体ループ６４は、そのループ面が中心軸９１０を含むｙｚ平面に対して垂直となるよう配置される。また、第二キャパシタ７２の値は、第一ＲＦコイル１２と第二ＲＦコイル２２との間に磁気結合が生じないよう調整される。
【０１４２】
なお、本実施形態のＲＦコイル装置３１４の、各給電点の配置、高周波信号分配・合成器３７０および送受信切換器３２０を介した送信器３３０および受信器３４０との接続は、図５に示す第一の実施形態の接続態様と同様である。すなわち、図１９では省略しているが、部分楕円筒状コイル５２Ａは第一給電点を、同５２Ｂは第二給電点を、同５２Ｃは、第三給電点を、同５２Ｄは、第四給電点を備え、それぞれ高周波信号の供給を受けるとともに、発生する高周波磁場を検出する。各給電点は、第一の実施形態同様、第一キャパシタ７１を挟む位置に配置される。
【０１４３】
第二の実施形態では、第一間隙８３の周方向の長さＧ３と第二間隙８４の周方向の長さＧ４は、第一ＲＦコイル１２と第二ＲＦコイル２２との間に磁気結合が生じない特定の長さに固定される。しかし、本実施形態では、磁気結合調整部により、これらの間隙の周方向の長さを自由に設定できる。以下、本実施形態の磁気結合調整部（導体ループ６４）により、第一間隙８３の周方向の長さＧ３と第二間隙８４の周方向の長さＧ４を調整可能なことを説明する。
【０１４４】
第二キャパシタ７２が挿入された導体ループ６４は、共振周波数ｆｄを持つ共振回路である。共振周波数ｆｄがＲＦコイル装置３１４の動作周波数より低くなるよう第二キャパシタ７２の値が調整されると、導体ループ６４は、ＲＦコイル装置３１４の動作周波数において、誘導性リアクタンスとして動作する。
【０１４５】
このとき、部分楕円筒状コイル５２Ａの複数の第一導体６１に、同じ位相で、振幅が中心軸９１０からｘ軸方向に沿って外側に向かうにつれて大きくなる高周波電流９５Ａが、紙面に垂直に手前に向かって流れると、図１８（ａ）に示すように、高周波電流９５Ａにより生じる第一磁束９７は、導体ループ６４のループ面をＲＦシールド３２に向かって貫く方向に鎖交する。その結果、第一磁束９７を打ち消すように導体ループ６４に誘導電流が流れる。この誘導電流による磁束は、部分楕円筒状コイル５２Ｂのループ６３に対して、ＲＦシールド３２の内壁に沿って、部分楕円筒状コイル５２Ｃから部分楕円筒状コイル５２Ａに向かって鎖交する。よって、導体ループ６４により、ループ６３に鎖交する第一磁束９７が実質的に増加し、部分楕円筒状コイル５２Ｂ上を流れる第一誘導電流（ＩＡ）が増加する。
【０１４６】
第一誘導電流（ＩＡ）の絶対値および第二誘導電流（ＩＣ）の絶対値と第二間隙８４の周方向の長さＧ４との関係を、図２０（ａ）に実線で示す。図２０（ａ）において、縦軸は誘導電流の絶対値（｜Ｉ｜）、横軸は、第二間隙８４の周方向の長さＧ４である。ここでは、導体ループ６４がない場合の、第一誘導電流（ＩＡ）の絶対値と第二間隙８４の周方向の長さＧ４との関係を点線で示す。このように、導体ループ６４が追加されると、同じ第二間隙８４の周方向の長さＧ４に対する第一誘導電流（ＩＡ）の絶対値は増加する。従って、第一誘導電流（ＩＡ）の絶対値と第二誘導電流（ＩＣ）の絶対値とが同じになる第二間隙８４の周方向の長さＧ４、すなわち、第一誘導電流（ＩＡ）と第二誘導電流（ＩＣ）とが打ち消しあう場合の第二間隙８４の周方向の長さＧ４は、導体ループ６４がない場合の長さＧ４ｂからＧ’４ｂへと短くなる。
【０１４７】
第一誘導電流（ＩＡ）の絶対値の増加量は、第二キャパシタ７２の値により変化させることができる。このため、第二キャパシタ７２の値を変えることで、第二間隙８４の周方向の長さＧ４を短くする方に調整することができる。同様に第一間隙８３の周方向の長さＧ３を決めることができる。
【０１４８】
一方、共振周波数ｆｄがＲＦコイル装置３１４の動作周波数より高くなるよう、第二キャパシタ７２の値が調整されると、導体ループ６４は、ＲＦコイル装置３１４の動作周波数において、容量性リアクタンスとして動作する。
【０１４９】
このとき、高周波電流９５Ａにより生じる第一磁束９７が、導体ループ６４のループ面をＲＦシールド３２に向かって貫く方向に鎖交すると、導体ループ６４に鎖交する第一磁束９７と同じ向きの磁束を生じるように導体ループ６４に誘導電流が流れる。この誘導電流による磁束は、部分楕円筒状コイル５２Ｂのループ６３に対して、ＲＦシールド３２の内壁に沿って、部分楕円筒状コイル５２Ａから部分楕円筒状コイル５２Ｃに向かって鎖交する。よって、導体ループ６４により、ループ６３に鎖交する第一磁束９７が減少し、部分楕円筒状コイル５２Ｂ上を流れる第一誘導電流（ＩＡ）が実質的に減少する。
【０１５０】
第一誘導電流（ＩＡ）の絶対値および第二誘導電流（ＩＣ）の絶対値と第二間隙８４の周方向の長さＧ４との関係を、図２０（ｂ）に実線で示す。図２０（ｂ）において、縦軸は誘導電流の絶対値（｜Ｉ｜）、横軸は、第二間隙８４の周方向の長さＧ４である。ここでは、導体ループ６４がない場合の、第一誘導電流（ＩＡ）の絶対値と第二間隙８４の周方向の長さＧ４との関係を点線で示す。このように、導体ループ６４が追加されると、同じ第二間隙８４の周方向の長さＧ４に対する第一誘導電流（ＩＡ）の絶対値は、減少する。従って、第一誘導電流（ＩＡ）の絶対値と第二誘導電流（ＩＣ）の絶対値とが同じになる第二間隙８４の周方向の長さＧ４、すなわち、第一誘導電流（ＩＡ）と第二誘導電流（ＩＣ）とが打ち消しあう場合の第二間隙８４の周方向の長さＧ４は、導体ループ６４がない場合の長さＧ４ｂからＧ’’４ｂへと長くなる。
【０１５１】
第一誘導電流（ＩＡ）の絶対値の減少量は、第二キャパシタ７２の値により変化させることができるため、第二キャパシタ７２の値を変えることで、第二間隙８４の周方向の長さＧ４を長いほうに調整することができる。同様に、第一間隙８３の周方向の長さＧ３を決めることができる。
【０１５２】
以上説明したように、導体ループ６４を配置し、第二キャパシタ７２の値を調節することで、第一ＲＦコイル１２と第二ＲＦコイル２２との間に磁気結合を生じさせることなく、第一間隙８３の周方向の長さＧ３および第二間隙８４の周方向の長さＧ４を自由に決定することができる。
【０１５３】
なお、本実施形態のＲＦコイル装置３１４は、第一間隙８３の周方向の長さＧ３および第二間隙８４の周方向の長さＧ４の設定に自由度を有する構成以外は、第二の実施形態のＲＦコイル装置３１３と同様の構成で、同様の動作を行う。従って、第二の実施形態同様、送受信コイル３１０として動作する。
【０１５４】
以上説明したように、本実施形態によれば、第二の実施形態と同様の効果を得ることができる。さらに、本実施形態によれば、導体ループ６４に挿入した第二キャパシタ７２の値を調節することで、磁気結合を発生させることなく、第一間隙８３の周方向の長さＧ３および第二間隙８４の周方向の長さＧ４を自由に設定することができ、設計自由度が拡大する。
【０１５５】
なお、本実施形態では導体ループ６４をそのループ面が中心軸９１０を含むｙｚ平面に対して垂直となるよう配置したが、導体ループ６４の配置はこれに限らない。第二キャパシタ７２の値を調節することで第一誘導電流（ＩＡ）と第二誘導電流（ＩＣ）とが打ち消しあうことが可能な程度の大きさの磁気結合を、第一ＲＦコイル１２と第二ＲＦコイル２２との間に生じさせる配置であればよい。また、本実施形態では磁気結合調整部として第二キャパシタ７２が挿入された導体ループ６４を用いたが、これに限られない。部分楕円筒状コイル５２間の磁気結合量を調整可能なものであれば、構成、形状は問わない。
【０１５６】
ここで、他の磁気結合調整部を備えるＲＦコイル装置３１５を図２１に示す。図２１（ａ）は、ＲＦコイル装置３１５を中心軸９１０の方向から見た図であり、図２１（ｂ）は、ＲＦコイル装置３１５を、中心軸９１０を通り座標系９００のｘｚ平面に平行な平面９１１から、部分楕円筒状コイル５２Ｃおよび５２Ｄの方を見た図である。
【０１５７】
ＲＦコイル装置３１５では、磁気結合調整部として、第三キャパシタ７３と調整用インダクタ７４とが直列接続された磁気結合調整用回路を備える。磁気結合調整用回路は、第一ＲＦコイル１２と第二ＲＦコイル２２との間の複数の間隙の中の、中心軸９１０に対し軸対称の位置にある一対の間隙内に配置される。すなわち、ここでは、磁気結合調整用回路は、部分楕円筒状コイル５２Ａと５２Ｂとの間、および、部分楕円筒状コイル５２Ｃと５２Ｄとの間に、それぞれ複数配置される。
【０１５８】
ここで、部分楕円筒状コイル５２Ｃと５２Ｄとの間には、第三キャパシタ７３Ｃと調整用インダクタ７４Ｃとを備える磁気結合調整用回路と、第三キャパシタ７３Ｄと調整用インダクタ７４Ｄとを備える磁気結合調整用回路と、が配置されるものとする。このとき、第三キャパシタ７３Ｃの他端は部分楕円筒状コイル５２Ｃの第一導体６１に接続され、調整用インダクタ７４Ｃの他端は部分楕円筒状コイル５２Ｃの部分楕円筒状導体４２に接続される。また、第三キャパシタ７３Ｄの他端は部分楕円筒状コイル５２Ｄの第一導体６１に接続され、調整用インダクタ７４Ｄの他端は部分楕円筒状コイル５２Ｄの部分楕円筒状導体４２に接続される。なお、調整用インダクタ７４Ｃと調整用インダクタ７４Ｄとは、調整用インダクタ７４Ｃと調整用インダクタ７４Ｄとの間に磁気結合が生じるように配置される。すなわち、調整用インダクタ７４Ｃと調整用インダクタ７４Ｄとは、両者が近接し、かつ、両者が生成する磁界の向きが直角とならないよう配置される。また、調整用インダクタ７４Ｃおよび７４Ｄの相互インダクタンスの値と第三キャパシタ７３の値とは、第一ＲＦコイル２１と第二ＲＦコイル２２との間に磁気結合が生じないよう調整される。
【０１５９】
また、部分楕円筒状コイル５２Ａと５２Ｂとの間に配置される磁気結合調整用回路は、それぞれ、第三キャパシタ７３Ａ、７３Ｂおよび調整用インダクタ７４Ａ、７４Ｂを備え、その構成および接続態様は、部分楕円筒状コイル５２Ｃと５２Ｄとの間に配置される磁気結合調整用回路と同様である。
【０１６０】
この磁気結合調整用回路では、調整用インダクタ７４の相互インダクタンスの値と第三キャパシタ７３の値とを変化させることで、第一ＲＦコイル１２と第二ＲＦコイル２２との間に生じる磁気結合の大きさを変化させることができる。このため、第二キャパシタ７２が挿入された導体ループ６４の場合と同様に、第一間隙８３の周方向の長さＧ３および第二間隙８４の周方向の長さＧ４を自由に設定できる。
【０１６１】
なお、本実施形態においても、第二の実施形態同様の各種の変形が可能である。
【０１６２】
また、本実施形態では、楕円筒形状を有する第二の実施形態のＲＦコイル装置３１３が磁気結合調整部を備える場合を例にあげて説明したが、第一の実施形態のＲＦコイル装置３１１、３１２のように円筒形状のＲＦコイル装置が本実施形態の磁気結合調整部を備えてもよい。第一の実施形態では、第一間隙８１の周方向の長さＧ１および第二間隙８２の周方向の長さＧ２を等しくし、磁気結合を防止しているが、この場合、その制約無しに磁気結合を防止できる。すなわち、磁気結合調整部の第二キャパシタ７２の値を調整することで、第一間隙８１の周方向の長さＧ１および第二間隙８２の周方向の長さＧ２を自由に設定することができる。
【０１６３】
＜＜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ＭＲＩ装置は、基本的に第一の実施形態と同様である。ただし、本実施形態のＭＲＩ装置では、送信用ＲＦコイルと受信用ＲＦコイルとが別個に設けられる。以下、第一の実施形態と異なる構成を中心に説明する。なお、本実施形態においても、水平磁場方式のマグネット１１０が発生する静磁場９２０の向きは座標系９００のｚ軸方向とする。
【０１６４】
図２２は、本実施形態のＭＲＩ装置１０１の概略構成を示すブロック図である。本実施形態のＭＲＩ装置１０１は、基本的に第一の実施形態のＭＲＩ装置１００と同様の構成を有する。ただし、高周波磁場を照射する送信用ＲＦコイルと核磁気共鳴信号を受信する受信用ＲＦコイルとを、独立に備える。すなわち、送受信コイル３１０の代わりに送信用ＲＦコイル３５０と受信用ＲＦコイル３６０とを備える。本実施形態では、送信用ＲＦコイル３５０は高周波信号分配・合成器３７０を介して送信器３３０に接続され、受信用ＲＦコイル３６０は受信器３４０に接続される。なお、送受信切換器３２０は備えない。
【０１６５】
また、本実施形態のＭＲＩ装置１０１は、送信用ＲＦコイル３５０および受信用ＲＦコイル３６０間の動作／非動作を切り換え、両コイル間の磁気結合を防止するデチューニング回路駆動装置３８０をさらに備える。デチューニング回路駆動装置３８０は、送信用ＲＦコイル３５０および受信用ＲＦコイル３６０に接続され、両コイルにデチューニング信号を送信し、両コイルの動作／非動作を切り替える。本実施形態では、デチューニング信号送信中は、送信用ＲＦコイル３５０を動作させ、受信用ＲＦコイル３６０を非動作状態とし、デチューニング信号非送信中は、送信用ＲＦコイル３５０を非動作状態とし、受信用ＲＦコイル３６０を動作させる。なお、デチューニング信号は、予め定められたプログラムに従って計算機５１０により制御されるシーケンサ４１０からの指示に従って出力される。
【０１６６】
次に、本実施形態の送信用ＲＦコイル３５０について説明する。本実施形態の送信用ＲＦコイル３５０は、デチューニング信号により動作／非動作を切り替える構成を備える。図２３に、本実施形態の送信用ＲＦコイル３５０に用いるＲＦコイル装置３１６を示す。図２３（ａ）は、ＲＦコイル装置３１６を後述のＲＦシールド３１の中心軸９１０の方向から見た図であり、図２３（ｂ）は、ＲＦコイル装置３１６の構成要素である部分筒状コイル５３を斜め横から見た図である。
【０１６７】
ＲＦコイル装置３１６は、図３に示すＲＦコイル装置３１１と略同様の構成を有する。すなわち、第一ＲＦコイル１３と、第二ＲＦコイル２３と、ＲＦシールド３１と、を備える。図２３（ａ）に示すように、ＲＦシールド３１は、被検体１０が入ることが可能な大きさの円筒状導体にて構成される。第一ＲＦコイル１３と第二ＲＦコイル２３との配置は、第一の実施形態の第一ＲＦコイル１１と第二ＲＦコイル２１との配置と同様である。
【０１６８】
また、第一ＲＦコイル１３は、ＲＦシールド３１の内側の周方向に沿って中心軸９１０を挟んで対向する位置に配置される、２つの部分筒状コイル５３（５３Ａおよび５３Ｃ）を備える。また、第二ＲＦコイル２３は、ＲＦシールド３１の内側の周方向に沿って中心軸９１０を挟んで対向する位置に配置される、２つの部分筒状コイル５３（５３Ｂおよび５３Ｄ）を備える。
【０１６９】
部分筒状コイル５３は、図２３（ｂ）に示すように、部分筒状導体４１と、中心軸９１０に実質的に平行な複数の第一導体６１と、第一導体６１の両端をそれぞれ部分筒状導体４１に接続する複数の第一キャパシタ７１と、第一導体６１の両端を、隣接する第一導体６１の端部に接続する複数の第二導体６２とを備える。図２３（ｂ）では、第一導体６１は５本、第一キャパシタ７１は１０個、第二導体６２は８本である場合を例示するが、本数、個数はこれに限られない。さらに、各部分筒状コイル５３（５３Ａ、５３Ｂ、５３Ｃ、５３Ｄ）は、その第一導体６１上にそれぞれデチューニング回路３８１を備える。
【０１７０】
なお、本実施形態においても、部分筒状導体４１は、ＲＦシールド３１の内側の面（内壁）に接するように配置される。第一導体６１は、部分筒状導体４１と一定の距離を保ちながら、すなわち、ＲＦシールド３１と中心軸９１０を同一とする仮想の円筒面上に、ＲＦシールド３１の周方向に等間隔に配置される。なお、第一の実施形態同様、ＲＦシールド３１と部分筒状導体４１とを一体に構成してもよい。
【０１７１】
また、本実施形態のＲＦコイル装置３１６の、各給電点の配置、高周波信号分配・合成器３７０との接続は、図５に示す第一の実施形態の接続態様と同様である。すなわち、図２３では省略しているが、部分筒状コイル５３Ａは第一給電点を、同５３Ｂは第二給電点を、同５３Ｃは、第三給電点を、同５３Ｄは、第四給電点を備え、それぞれ、高周波信号分配・合成器３７０から高周波信号の供給を受ける。各給電点は、第一の実施形態同様、第一キャパシタ７１を挟む位置に配置される。ただし、本実施形態では、図２２に示すように、高周波信号分配・合成器３７０は、送受信切換器３２０を介さず、送信器３３０に接続され、送信器３３０から高周波信号の入力を受ける。
【０１７２】
デチューニング回路３８１は、図２４（ａ）に示すように、ＰＩＮダイオード３８２と制御線３８３とを備える。ＰＩＮダイオード３８２は、ダイオードの順方向に流れる直流電流の値が一定値以上で概ね導通状態となる特性を持ち、直流電流によりオン／オフを制御される。また、ＰＩＮダイオード３８２の両端には、制御線３８３が接続される。ＰＩＮダイオード３８２は、制御線３８３および高周波信号を電気的に絶縁するチョークコイル３８４を介して、デチューニング回路駆動装置３８０の出力端子に接続される。ＰＩＮダイオード３８２のオン／オフは、デチューニング回路駆動装置３８０からの制御電流３８５により制御される。
【０１７３】
デチューニング回路駆動装置３８０からデチューニング信号が印加されると、制御電流３８５により全てのＰＩＮダイオード３８２がオン（導通状態）となり、ＲＦコイル装置３１６は、図３に示すＲＦコイル装置３１１と同様の電気特性を示す。また、デチューニング回路駆動装置３８０からのデチューニング信号の印加が停止されると、制御電流３８５の値が０となる。ＲＦコイル装置３１６では、ＰＩＮダイオード３８２がオフになると、第一導体６１は概ね開放状態となる。その結果、ＲＦコイル装置３１６にはほとんど電流が流れない。従って、ＲＦコイル装置３１６は、ＭＲＩ装置１０１で設定されている磁気共鳴周波数で共振せず、高周波磁場もほとんど発生しない。
【０１７４】
次に、本実施形態の受信用ＲＦコイル３６０について説明する。本実施形態では、受信用ＲＦコイル３６０として、図２５に示す表面コイル６０１を用いる。図２５（ａ）に示すように、表面コイル６０１は、ループ導体６１１と、キャパシタ６１２と、マッチング用キャパシタ６１３と、デチューニング回路６１４と、プリアンプ６１５と、を備える。キャパシタ６１２とマッチング用キャパシタ６１３とデチューニング回路６１４とはループ導体６１１に挿入される。また、マッチング用キャパシタ６１３の両端に配線が設けられ、プリアンプ６１５に接続される。
【０１７５】
デチューニング回路６１４は、図２５（ｂ）に示すように、インダクタ６２１とＰＩＮダイオード６２２とが直列接続された回路と、その回路に並列に接続されたキャパシタ６２３とを備える。ＰＩＮダイオード６２２は、ダイオードの順方向に流れる直流電流の値が一定値以上で概ね導通状態となる特性を持ち、直流電流によりオン／オフが制御される。また、ＰＩＮダイオード６２２の両端は、チョークコイル６２４を介して、デチューニング回路駆動装置３８０の出力端子に接続される。
【０１７６】
キャパシタ６１２とキャパシタ６２３とマッチング用キャパシタ６１３とは、表面コイル６０１が、本実施形態のＭＲＩ装置１０１で設定されている磁気共鳴周波数で共振し、マッチング用キャパシタ６１３の両端から見たコイルのインピーダンスが所定の値となるよう調整される。また、デチューニング回路６１４は、ＰＩＮダイオード６２２がオンの場合に、インダクタ６２１とキャパシタ６２３とがＭＲＩ装置１０１で設定されている磁気共鳴周波数で共振するように調整される。
【０１７７】
表面コイル６０１では、デチューニング回路駆動装置３８０からデチューニング信号が印加されると、制御電流３８５によりＰＩＮダイオード６２２がオン（導通状態）となり、デチューニング回路６１４がインダクタ６２１とキャパシタ６２３とで構成される並列共振回路となる。この並列共振回路は、ＭＲＩ装置１０１で設定されている磁気共鳴周波数で高インピーダンスとなり、表面コイル６０１のループ導体６１１は概ね開放状態となる。その結果、表面コイル６０１は、ＭＲＩ装置１０１で設定されている磁気共鳴周波数で共振せず、ループ導体６１１にはほとんど電流が流れない。
【０１７８】
また、デチューニング回路駆動装置３８０からのデチューニング信号の印加が停止されると、表面コイル６０１では、制御電流３８５の値が０となる。そして、ＰＩＮダイオード６２２はオフとなり、デチューニング回路６１４はキャパシタ６２３として動作する。その結果、表面コイル６０１は、ＭＲＩ装置１０１で設定されている磁気共鳴周波数で共振する。
【０１７９】
次に、デチューニング回路駆動装置３８０によるデチューニング信号を用いた制御を説明する。
【０１８０】
送信器３３０から高周波信号が印加される直前に、デチューニング回路駆動装置３８０からＲＦコイル装置３１６および表面コイル６０１にデチューニング信号を印加する。すると、ＲＦコイル装置３１６は、ＲＦコイル装置３１１同様送信用ＲＦコイル３５０として動作する。このとき、表面コイル６０１のループ導体６１１には、ほとんど電流が流れず、ＲＦコイル装置３１６と表面コイル６０１とは、互いに磁気結合が生じない状態となる。
【０１８１】
従って、上記タイミングで印加されるデチューニング信号により、ＲＦコイル装置３１６は、磁気結合に起因する共振周波数の移動やコイルのＱ値の低下無しに、高周波磁場を被検体１０に照射できる。このとき、上述のように、ＰＩＮダイオード３８２が全てオンの場合、ＲＦコイル装置３１６は、ＲＦコイル装置３１１と同様に動作する。従って、第一の実施形態と同様に、上記信号を受け取った送信用ＲＦコイル３５０は、ＱＤ方式と同様の方法で被検体１０に高周波磁場を照射する。
【０１８２】
また、被検体１０から発せられる核磁気共鳴信号受信時は、デチューニング回路駆動装置３８０からＲＦコイル装置３１６および表面コイル６０１へのデチューニング信号の印加を停止する。すると、ＲＦコイル装置３１６にはほとんど電流が流れず、高周波磁場が発生しない。また、表面コイル６０１は、ＭＲＩ装置１０１で設定されている磁気共鳴周波数で共振する。
【０１８３】
従って、被検体１０から発せられる核磁気共鳴信号を受信する際、表面コイル６０１とＲＦコイル装置３１６との磁気結合が無くなり、表面コイル６０１は、磁気結合による共振周波数の移動やコイルのＱ値の低下無しに、核磁気共鳴信号を高感度に受信することができる。なお、表面コイル６０１で受信した信号は、プリアンプ６１５で増幅され、受信器３４０に送られる。
【０１８４】
以上説明したように、デチューニング回路駆動装置３８０からのデチューニング信号の出力を制御することにより、図２３に示すＲＦコイル装置３１６を、ＱＤ方式と同様の方法で高周波磁場を照射するコイルとして動作させ、図２５に示す表面コイル６０１を受信用ＲＦコイル３６０として動作させることができる。
【０１８５】
上述したように、本実施形態によれば、高周波磁場印加時に表面コイル６０１（受信用ＲＦコイル３６０）を高インピーダンス化し、核磁気共鳴信号の受信時にＲＦコイル装置３１６（送信用ＲＦコイル３５０）を高インピーダンス化することにより、磁気共鳴周波数で共振する送信用ＲＦコイル３５０と受信用ＲＦコイル３６０との磁気結合を防止することができる。そして、ＲＦコイル装置３１６は、第一の実施形態のＲＦコイル装置３１１と同様の照射を行うことができる。
【０１８６】
従って、本実施形態によれば、送信用ＲＦコイル３５０と受信用ＲＦコイル３６０とを別個に備える場合であっても、また、上述のように、送信用ＲＦコイル３５０の形状と受信用ＲＦコイル３６０の形状とが異なる場合であっても、第一の実施形態と同様の効果を得ることができる。すなわち、本実施形態によれば、マグネットまたは傾斜磁場コイルの内径を大きくすること無しに、被検体の入る検査空間を広げることができる。このとき、ＱＤ方式の照射（ＱＤ照射）を可能とし、かつ、従来の円筒状ＲＦコイルと同程度の照射強度および照射分布の均一性を実現できる。従って、本実施形態によれば、トンネル型ＭＲＩ装置において、バードケージ型コイルに比して、照射効率および所望の撮影領域における照射分布の均一性を大きく低下させることなく、かつ、マグネットまたは傾斜磁場コイルの内径を大きくすること無しに、広い検査空間を確保可能な送信コイルを提供できる。
【０１８７】
さらに、本実施形態によれば、送信用ＲＦコイル３５０の形状および受信用ＲＦコイル３６０の形状を独立に選択することが可能となる。例えば、上記実施形態で説明したように、送信用ＲＦコイル３５０として、被検体１０の入る検査空間が広がり、かつ、均一な高周波磁場を照射可能なＲＦコイル装置３１６を用い、また、受信用ＲＦコイル３６０として、被検体１０の近くに配置でき、核磁気共鳴信号を高感度に受信することができる表面コイル６０１を用いることができる。従って、本実施形態によれば、被検体１０に開放感を与えるとともに、個々の被検体１０に最適化した磁気共鳴画像の撮像が可能となる。
【０１８８】
なお、ＲＦコイル装置３１６の形状は上記態様に限られない。デチューニング回路３８１が配置でき、受信用ＲＦコイル３６０と干渉しないように制御可能なコイルであればよい。例えば、第一の実施形態の変形例であるＲＦコイル装置３１２と同様の構成であってもよい。また、第二の実施形態およびその変形例のＲＦコイル装置３１３、３１４、３１５と同様の構成であってもよい。さらに、それらの変形例のＲＦコイル装置であってもよい。
【０１８９】
また、受信用ＲＦコイル３６０の形状も上記態様に限られない。デチューニング回路６１４が配置され、送信用ＲＦコイル３５０と干渉しないように制御されるコイルであればよい。例えば、表面コイル６０１をアレイ状に構成したアレイコイルやバードケージ型コイルであってもよい。
【０１９０】
さらに、ＲＦコイル装置３１６では、デチューニング回路３８１にＰＩＮダイオード３８２を用いているが、デチューニング回路３８１は、これに限られない。例えば、ＰＩＮダイオード３８２の代わりに、図２４（ｂ）に示すクロスダイオード３８６を用いてもよい。クロスダイオード３８６は、ＲＦコイル装置３１６に印加される高周波信号によりオンとなり導通状態となり、高周波信号の印加の停止とともにオフとなり高抵抗の状態となる。この動作はＰＩＮダイオード３８２の動作と同じである。クロスダイオード３８６を用いることで、デチューニング回路駆動装置３８０による制御を行わなくとも、ＲＦコイル装置３１６は、表面コイル６０１と磁気結合を生じることなく、送信用ＲＦコイル３５０として動作する。
【０１９１】
また、本実施形態のＲＦコイル装置は、第一キャパシタ７１の代わりにデチューニング回路を備えるよう構成してもよい。この場合、第一導体６１上にデチューニング回路３８１は備えない。この場合のＲＦコイル装置３１７を図２６に示す。図２６（ａ）は、ＲＦコイル装置３１７を中心軸９１０の方向から見た図であり、図２６（ｂ）は、ＲＦコイル装置３１７の第一ＲＦコイル１４および第二ＲＦコイル２４を構成する部分筒状コイル５４を斜め横から見た図である。ここでは、各第一導体６１の両端を部分筒状導体４１に接続する２つの第一キャパシタ７１の一方のみデチューニング回路３８１に置き換えた場合を例示するが、両方の第一キャパシタ７１をデチューニング回路３８１に置き換えてもよい。すなわち、少なくとも一方の第一キャパシタ７１が置き換えられていればよい。
【０１９２】
ＲＦコイル装置３１７は、図３に示すＲＦコイル装置３１１と略同様の構成を有する。すなわち、ＲＦコイル装置３１７は、第一ＲＦコイル１４、第二ＲＦコイル２４およびＲＦシールド３１を備える。図２６（ａ）に示すように、ＲＦシールド３１は、被検体１０が入ることが可能な大きさの円筒状導体にて構成される。第一ＲＦコイル１４と第二ＲＦコイル２４との配置は、第一の実施形態の第一ＲＦコイル１１と第二ＲＦコイル２１との配置と同様である。
【０１９３】
また、第一ＲＦコイル１４は、ＲＦシールド３１の内側の周方向に沿って中心軸９１０を挟んで対向する位置に配置される、２つの部分筒状コイル５４（５４Ａおよび５４Ｃ）を備える。また、第二ＲＦコイル２４は、ＲＦシールド３１の内側の周方向に沿って中心軸９１０を挟んで対向する位置に配置される、２つの部分筒状コイル５４（５４Ｂおよび５４Ｄ）を備える。
【０１９４】
部分筒状コイル５４は、図２６（ｂ）に示すように、部分筒状導体４１と、中心軸９１０に実質的に平行な複数の第一導体６１と、第一導体６１の一方の端部を部分筒状導体４１に接続する複数の第一キャパシタ７１と、第一導体６１の両端を、隣接する第一導体６１の端部に接続する複数の第二導体６２とを備える。さらに、ＲＦコイル装置３１７の部分筒状コイル５４は、部分筒状コイル５４の他方の端部には、第一キャパシタ７１の代わりにデチューニング回路３８８を備える。図２６（ｂ）では、第一導体６１は５本、第一キャパシタ７１は５個、第二導体６２は８本、デチューニング回路３８８は５個、である場合を例示するが、本数、個数はこれに限られない。
【０１９５】
なお、部分筒状導体４１は、ＲＦシールド３１の内側の面（内壁）に接するように配置される。第一導体６１は、部分筒状導体４１と一定の距離を保ちながら、すなわち、ＲＦシールド３１と中心軸９１０を同一とする仮想の円筒面上に、ＲＦシールド３１の周方向に等間隔に配置される。
【０１９６】
また、ＲＦコイル装置３１７の、各給電点の配置、高周波信号分配・合成器３７０との接続は、上記ＲＦコイル装置３１７と同様である。すなわち、図２６では省略しているが、部分筒状コイル５４Ａは第一給電点を、同５４Ｂは第二給電点を、同５４Ｃは、第三給電点を、同５４Ｄは、第四給電点を備え、それぞれ、高周波信号分配・合成器３７０から高周波信号の供給を受ける。各給電点は、第一の実施形態同様、第一キャパシタ７１を挟む位置に配置される。ただし、本実施形態では、図２２に示すように、高周波信号分配・合成器３７０は、送受信切換器３２０を介さず、送信器３３０に接続され、送信器３３０から高周波信号の入力を受ける。
【０１９７】
デチューニング回路３８８は、図２７に示すように、インダクタ３８７とＰＩＮダイオード３８２とが直列接続された回路と、その回路に並列に接続された第一キャパシタ７１とを備える。ＰＩＮダイオード３８２の両端は、チョークコイル３８４を介して、デチューニング回路駆動装置３８０の出力端子に接続される。
【０１９８】
デチューニング回路３８８は、ＰＩＮダイオード３８２がオンの場合に開放状態となり、オフの場合に第一キャパシタ７１として動作する。よって、ＲＦコイル装置３１７は、ＰＩＮダイオード３８２をオフにすれば、図３に示すＲＦコイル装置３１１と同様の電気特性を示す。
【０１９９】
よって、送信器３３０より高周波磁場を照射するための高周波信号を印加する直前に、デチューニング回路駆動装置３８０は、デチューニング回路３８８のＰＩＮダイオード３８２がオフとなるように制御電流３８５の値を０にする。これにより、高周波磁場の照射時にＲＦコイル装置３１７は、送信用ＲＦコイル３５０として動作する。
【０２００】
また、高周波磁場を照射後、デチューニング回路駆動装置３８０から、デチューニング回路３８８に、ＰＩＮダイオード３８２がオンとなるように制御電流３８５を流す。これにより、図２６（ｂ）に示す部分筒状コイル５４のデチューニング回路３８８は概ね開放状態となり、ＲＦコイル装置３１７は、ＭＲＩ装置１０１で設定されている磁気共鳴周波数で共振しなくなる。よって、表面コイル６０１とＲＦコイル装置３１７との磁気結合が無くなり、表面コイル６０１は、磁気結合による共振周波数の移動やコイルのＱ値の低下無しに、核磁気共鳴信号を受信することができる。
【０２０１】
なお、本実施形態においても、第一の実施形態同様、ＲＦシールド３１および部分筒状導体４１は、傾斜磁場を通し、高周波磁場を遮蔽する厚さおよび構造であればよい。また、第一の実施形態同様、各種の変形が可能である。
【０２０２】
＜＜第五の実施形態＞＞
次に、本発明を適用する第五の実施形態について説明する。本実施形態のＭＲＩ装置は、基本的に第一の実施形態と同様である。ただし、送受信コイル３１０として用いるＲＦコイル装置が部分筒状コイルの第二導体６２上に渦電流防止用のキャパシタを備える点が異なる。以下、第一の実施形態と異なる構成を中心に説明する。なお、本実施形態においても、水平磁場方式のマグネット１１０が発生する静磁場９２０の向きは座標系９００のｚ軸方向とする。
【０２０３】
図２８は、本実施形態のＲＦコイル装置３１８の構成を説明するための図である。このＲＦコイル装置３１８は、図２の送受信コイル３１０として用いる。図２８（ａ）は、ＲＦコイル装置３１８を中心軸９１０の方向から見た図であり、図２８（ｂ）は、ＲＦコイル装置３１８の第一ＲＦコイルおよび第二ＲＦコイルを構成する部分筒状コイル５５を斜め横から見た図である。
【０２０４】
ＲＦコイル装置３１８は、図３に示すＲＦコイル装置３１１と略同様の構成を有する。すなわち、第一ＲＦコイル１５と、第二ＲＦコイル２５と、ＲＦシールド３１と、を備える。図２８（ａ）に示すように、ＲＦシールド３１は、被検体１０が入ることが可能な大きさの円筒状導体にて構成される。第一ＲＦコイル１５と第二ＲＦコイル２５との配置は、第一の実施形態の第一ＲＦコイル１１と第二ＲＦコイル２１との配置と同様である。
【０２０５】
また、第一ＲＦコイル１５は、ＲＦシールド３１の内側の周方向に沿って中心軸９１０を挟んで対向する位置に配置される、２つの部分筒状コイル５５（５５Ａおよび５５Ｃ）を備える。また、第二ＲＦコイル２５は、ＲＦシールド３１の内側の周方向に沿って中心軸９１０を挟んで対向する位置に配置される、２つの部分筒状コイル５５（５５Ｂおよび５５Ｄ）を備える。
【０２０６】
部分筒状コイル５５は、図２８（ｂ）に示すように、部分筒状導体４１と、中心軸９１０に実質的に平行な複数の第一導体６１と、第一導体６１の両端をそれぞれ部分筒状導体４１に接続する複数の第一キャパシタ７１と、第一導体６１の両端を、隣接する第一導体６１の端部に接続する複数の第二導体６２とを備える。
【０２０７】
本実施形態の部分筒状コイル５５は、渦電流防止用の第四キャパシタ７５をさらに備える。この第四キャパシタ７５は、第二導体６２上に挿入される。第四キャパシタ７５の値は、傾斜磁場コイル２１０により発生する傾斜磁場を切り替えるときに発生する渦電流の周波数領域で高抵抗となり、部分筒状コイル５５の動作周波数では、短絡状態となるように調整される。
【０２０８】
なお、図２８（ｂ）では、第一導体６１は５本、第一キャパシタ７１は１０個、第二導体６２は８本、第四キャパシタ７５は８個である場合を例示するが、本数、個数はこれに限られない。
【０２０９】
なお、本実施形態においても、部分筒状導体４１は、ＲＦシールド３１の内側の面（内壁）に接するように配置される。第一導体６１は、部分筒状導体４１と一定の距離を保ちながら、すなわち、ＲＦシールド３１と中心軸９１０を同一とする仮想の円筒面上に、ＲＦシールド３１の周方向に等間隔に配置される。なお、第一の実施形態同様、ＲＦシールド３１と部分筒状導体４１とを一体に構成してもよい。
【０２１０】
また、本実施形態のＲＦコイル装置３１８の、各給電点の配置、高周波信号分配・合成器３７０および送受信切換器３２０を介した送信器３３０および受信器３４０との接続は、図５に示す第一の実施形態の接続態様と同様である。すなわち、図２８では省略しているが、部分筒状コイル５５Ａは第一給電点を、同５５Ｂは第二給電点を、同５５Ｃは、第三給電点を、同５５Ｄは、第四給電点を備え、それぞれ高周波信号の供給を受けるとともに、発生する高周波磁場を検出する。各給電点は、第一の実施形態同様、第一キャパシタ７１を挟む位置に配置される。
【０２１１】
傾斜磁場コイル２１０から印加する傾斜磁場を切り替えるとき、磁場変化により、導体のみで構成されるループには渦電流が発生する。エコープレーナーイメージング法など傾斜磁場の向きを周期的に切り替えるような撮影シーケンスでは、切り換え時に渦電流により生じる磁場によって、画像ひずみやアーチファクトが生じる場合がある。
【０２１２】
上述のように、本実施形態のＲＦコイル装置３１８は、渦電流の周波数領域で高抵抗となり、部分筒状コイル５５の動作周波数では、短絡状態となるように調整される第四キャパシタ７５を備える。従って、本実施形態のＲＦコイル装置３１８では、第四キャパシタ７５が、傾斜磁場を切り替えるときに発生する渦電流の周波数領域で高抵抗となるため、隣接する２本の第一導体６１と第二導体６２とで構成される導体ループ上に渦電流が流れることを防止できる。従って、渦電流による画像ひずみやアーチファクトの発生を防止することができる。
【０２１３】
また、本実施形態のＲＦコイル装置３１８は、第四キャパシタ７５以外の構成は第一の実施形態のＲＦコイル装置３１１と同様であるため、その動作周波数において、第一の実施形態のＲＦコイル装置３１１と同様に動作する。従って、本実施形態のＲＦコイル装置３１８を備えるＲＦコイルユニットは、高周波磁場を被検体１０に照射するとともに前記被検体１０から発生する核磁気共鳴信号を検出して検出信号として出力する送受信コイル３１０として動作する。
【０２１４】
以上説明したように、本実施形態によれば、第一の実施形態と同様の効果を奏する送受信コイルを提供できる。さらに、本実施形態によれば、渦電流による画像ひずみやアーチファクトの発生を防止することができ、画質を向上させることができる。
【０２１５】
なお、本実施形態では、部分筒状コイル５５の第二導体６２上に渦電流防止用の第四キャパシタ７５を備える場合を例示しているが、第四キャパシタ７５の挿入位置はここに限られない。上述のように、隣接する２本の第一導体６１と第二導体６２とで構成される導体ループ上に渦電流が流れることを防止できればよく、例えば、第一導体６１上に挿入されてもよい。すなわち、第一導体６１および第二導体６２の少なくとも一方に挿入されていればよい。
【０２１６】
なお、本実施形態では、第一の実施形態のＲＦコイル装置３１１、３１２が第四キャパシタ７５を備える場合を例にあげて説明したが、第四キャパシタ７５を備えるＲＦコイル装置はこれに限られない。第二の実施形態のＲＦコイル装置３１３、第三の実施形態のＲＦコイル装置３１４、３１５であってもよい。また、第四の実施形態のＲＦコイル装置３１６、３１７であってもよい。
【０２１７】
また、本実施形態においても、第一の実施形態同様、ＲＦシールド３１および部分筒状導体４１は、傾斜磁場を通し、高周波磁場を遮蔽する厚さおよび構造であればよい。また、第一の実施形態同様、各種の変形が可能である。
【０２１８】
上記各実施形態によれば、マグネットまたは傾斜磁場コイルの内径を大きくすることなしに被験者の入る検査空間を広げ、被検体内の照射分布が均一で円または楕円偏波の高周波磁場の照射が可能となるＲＦコイルを提供できる。このようなＲＦコイルによれば、画質の低下なしに被験者に開放感を与えるＭＲＩ装置や、検査空間内に各種機器の設置スペースを確保できるＭＲＩ装置を構成することができる。
【符号の説明】
【０２１９】
１０：被検体、１１：第一ＲＦコイル、１２：第一ＲＦコイル、１３：第一ＲＦコイル、１４：第一ＲＦコイル、１５：第一ＲＦコイル、２１：第二ＲＦコイル、２２：第二ＲＦコイル、２３：第二ＲＦコイル、２４：第二ＲＦコイル、２５：第二ＲＦコイル、３１：ＲＦシールド、３２：ＲＦシールド、４１：部分筒状導体、４２：部分楕円筒状導体、５１：部分筒状コイル、５２：部分楕円筒状コイル、５３：部分筒状コイル、５４：部分筒状コイル、５５：部分筒状コイル、６１：第一導体、６２：第二導体、６３：ループ、６４：導体ループ、７１：第一キャパシタ、７２：第二キャパシタ、７３：第三キャパシタ、７４：調整用インダクタ、７５：第四キャパシタ、８１：第一間隙、８２：第二間隙、８３：第一間隙、８４：第二間隙、８８：空間、８９：空間、９１：高周波電流、９２：高周波磁場、９３：磁束、９４：誘導電流、９５：高周波電流、９６：高周波磁場、９７：第一磁束、９８：第二磁束、１００：ＭＲＩ装置、１０１：ＭＲＩ装置、１１０：マグネット、１２０：テーブル、２１０：傾斜磁場コイル、２２０：シムコイル、２３０：傾斜磁場電源、２４０：シム電源、３０１：ＲＦコイルユニット、３１０：送受信コイル、３１１：ＲＦコイル装置、３１２：ＲＦコイル装置、３１３：ＲＦコイル装置、３１４：ＲＦコイル装置、３１５：ＲＦコイル装置、３１６：ＲＦコイル装置、３１７：ＲＦコイル装置、３１８：ＲＦコイル装置、３２０：送受信切換器、３３０：送信器、３４０：受信器、３５０：送信用ＲＦコイル、３６０：受信用ＲＦコイル、３７０：高周波信号分配・合成器、３７１：ＱＤハイブリッド、３７２：第一０−１８０度分配・合成回路、３７３：第二０−１８０度分配・合成回路、３７４：給電点、３８０：デチューニング回路駆動装置、３８１：デチューニング回路、３８２：ＰＩＮダイオード、３８３：制御線、３８４：チョークコイル、３８５：制御電流、３８６：クロスダイオード、３８７：インダクタ、３８８：デチューニング回路、４１０：シーケンサ、５１０：計算機、５２０：表示装置、５３０：記憶装置、６０１：表面コイル、６１１：ループ導体、６１２：キャパシタ、６１３：マッチング用キャパシタ、６１４：デチューニング回路、６１５：プリアンプ、６２１：インダクタ、６２２：ＰＩＮダイオード、６２３：キャパシタ、６２４：チョークコイル、９００：座標系、９１０：中心軸、９１１：平面、９２０：静磁場
【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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【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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【図２４】
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【図２５】
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【図２６】
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【図２７】
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【図２８】
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【手続補正書】
【提出日】平成25年10月3日(2013.10.3)
【手続補正１】
【補正対象書類名】特許請求の範囲
【補正対象項目名】全文
【補正方法】変更
【補正の内容】
【特許請求の範囲】
【請求項１】
筒状の高周波シールドと、
４つの部分筒状コイルと、を備え、
前記４つの部分筒状コイルは、前記高周波シールドの内側に、周方向に間隔をあけて配置され、
前記４つの部分筒状コイルは、それぞれ、
前記高周波シールドの中心軸と同軸の部分筒状導体と、
前記部分筒状導体の内側に配置され、前記中心軸と実質的に平行な複数の第一導体と、
前記第一導体の両端をそれぞれ前記部分筒状導体に接続する複数の第一キャパシタと、
前記第一導体の少なくとも一方の端部と隣接する前記第一導体の端部を短絡する１以上の第二導体と、を備えること
を特徴とする高周波コイル。
【請求項２】
請求項１記載の高周波コイルであって、
各前記部分筒状コイル内で、前記複数の第一導体に流れる高周波電流は、全て同位相であること
を特徴とする高周波コイル。
【請求項３】
請求項１または２記載の高周波コイルであって、
前記高周波シールドは、楕円筒形状であることを特徴とする高周波コイル。
【請求項４】
請求項１または２に記載の高周波コイルであって、
前記高周波シールドは、円筒形状であることを特徴とする高周波コイル。
【請求項５】
請求項３記載の高周波コイルであって、
前記各第一導体は、前記楕円筒形状の中心軸から長軸方向に向かうにつれて、前記高周波シールド内壁との距離が小さくなるよう配置されること
を特徴とする高周波コイル。
【請求項６】
請求項１から５いずれか１項記載の高周波コイルであって、
前記高周波シールドおよび前記部分筒状導体は、傾斜磁場を通し、高周波磁場を遮蔽する構造を有すること
を特徴とする高周波コイル。
【請求項７】
請求項１から６いずれか１項記載の高周波コイルであって、
前記４つの部分筒状コイル間の磁気結合を調整する磁気結合調整手段をさらに備えること
を特徴とする高周波コイル。
【請求項８】
請求項１から７いずれか１項記載の高周波コイルであって、
傾斜磁場により生じる渦電流を通さず高周波電流を通す渦電流防止用キャパシタが、前記第一導体および前記第二導体の少なくとも一方に挿入されていること
を特徴とする高周波コイル。
【請求項９】
請求項３記載の高周波コイルであって
前記各第一導体は、前記高周波シールド内壁からの距離が等しくなるよう配置されること
を特徴とする高周波コイル。
【請求項１０】
請求項１から９いずれか１項記載の高周波コイルであって、
前記部分筒状導体が前記高周波シールドと一体であること
を特徴とする高周波コイル。
【請求項１１】
請求項７記載の高周波コイルであって、
前記磁気結合調整手段は、少なくとも一つの第二キャパシタが挿入された導体ループを備え、
前記導体ループは、前記４つの部分筒状コイル間の複数の間隙の中の、前記中心軸に対し、軸対称の位置の一対の間隙内に配置され、
前記第二キャパシタの値は、前記４つの部分筒状コイル間の磁気結合を防止するように調整されること
を特徴とする高周波コイル。
【請求項１２】
請求項７記載の高周波コイルであって、
前記磁気結合調整手段は、第三キャパシタと調整用インダクタとが直列接続された複数の磁気結合調整用回路を備え、
前記磁気結合調整回路は、前記４つの部分筒状コイル間の複数の間隙の中の、前記中心軸に対し、軸対称の位置の一対の間隙内に配置され、
前記第三キャパシタは、前記第一導体の端部に接続され、
前記調整用インダクタは、前記部分筒状導体に接続され、隣接する前記部分筒状導体に接続された前記調整用インダクタ間で互いに磁気結合が生じるように配置され、
前記調整用インダクタの相互インダクタンスの値と前記第三キャパシタの値とは、前記４つの部分筒状コイル間の磁気結合を防止するように調整されること
を特徴とする高周波コイル。
【請求項１３】
請求項４記載の高周波コイルであって、
前記４つの部分筒状コイル間の周方向の間隔は、全て等しいこと
を特徴とする高周波コイル。
【請求項１４】
請求項１から１３いずれか１項記載の高周波コイルであって、
前記前記４つの部分筒状コイルは、所定の信号により当該高周波コイルの動作／非動作を切り替えるデチューニング手段をそれぞれ備えること
を特徴とする高周波コイル。
【請求項１５】
請求項１４記載の高周波コイルであって、
前記デチューニング手段は、ＰＩＮダイオードを備えること
を特徴とする高周波コイル。
【請求項１６】
請求項１４記載の高周波コイルであって、
前記デチューニング手段は、ＰＩＮダイオードとインダクタとを直列接続した回路にキャパシタを並列接続した回路であること
を特徴とする高周波コイル。
【請求項１７】
静磁場を形成する静磁場形成手段と、傾斜磁場を形成する傾斜磁場形成手段と、高周波磁場を形成する高周波磁場形成手段と、前記高周波磁場を検査対象に印加し検査対象からの核磁気共鳴信号を検出する送受信用コイルと、前記送受信用コイルで検出した核磁気共鳴信号を処理する信号処理手段と、前記傾斜磁場形成手段、前記高周波磁場形成手段及び前記信号処理手段の動作を制御する制御手段と、を備える磁気共鳴撮像装置であって、
前記送受信用コイルは、
請求項１から１６いずれか１項記載の高周波コイルと、
高周波信号制御手段と、を備え、
前記高周波信号制御手段は、
第一の信号分配合成手段と、
２つの第二の信号分配合成手段と、を備え、
一方の前記第二の信号分配合成手段は、前記４つの部分筒状コイルのうち隣接しない２つの部分筒状コイルに接続され、他方の前記第二の信号分配合成手段は、残りの２つの前記部分筒状コイルに接続され、
前記第一の信号分配合成手段は、前記２つの第二の信号分配合成手段に、それぞれ、位相差が９０度となる高周波信号を供給するとともに、各第二の信号分配合成手段から供給された高周波信号を、一方の信号の位相を９０度シフトさせて合成し、
前記第二の信号分配合成手段は、接続される前記隣接しない２つの部分筒状コイルに、それぞれ、位相差が１８０度となる高周波信号を供給するとともに、当該２つの部分筒状コイルから供給された信号を、一方の信号の位相を１８０度シフトさせて合成すること
を特徴とする磁気共鳴撮像装置。
【請求項１８】
静磁場を形成する静磁場形成手段と、傾斜磁場を形成する傾斜磁場形成手段と、高周波磁場を形成する高周波磁場形成手段と、前記高周波磁場を検査対象に印加する送信用コイルと、検査対象からの核磁気共鳴信号を検出する受信用コイルと、前記受信用コイルで検出した核磁気共鳴信号を処理する信号処理手段と、前記傾斜磁場形成手段、前記高周波磁場形成手段、及び前記信号処理手段の動作を制御する制御手段と、を備える磁気共鳴撮像装置であって、
前記送信用コイルは、
請求項１４から１６いずれか１項記載の高周波コイルと、
高周波信号制御手段と、を備え、
前記高周波信号制御手段は、
第一の信号分配合成手段と、
２つの第二の信号分配合成手段と、を備え、
一方の前記第二の信号分配合成手段は、前記４つの部分筒状コイルのうち隣接しない２つの部分筒状コイルに接続され、他方の前記第二の信号分配合成手段は、残りの２つの前記部分筒状コイルに接続され、
前記第一の信号分配合成手段は、前記２つの第二の信号分配合成手段に、それぞれ、位相差が９０度となる高周波信号を供給するとともに、各第二の信号分配合成手段から供給された高周波信号を、一方の信号の位相を９０度シフトさせて合成し、
前記第二の信号分配合成手段は、接続される前記隣接しない２つの部分筒状コイルに、それぞれ、位相差が１８０度となる高周波信号を供給するとともに、当該２つの部分筒状コイルから供給された信号を、一方の信号の位相を１８０度シフトさせて合成し、
前記受信用コイルは、前記所定の信号により当該受信コイルを動作させない第二のデチューニング手段を備えること
を特徴とする磁気共鳴撮像装置。