(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
試料の磁気共鳴分析中、前記試料からの信号の受信及び該試料への信号の送信の少なくとも一方のための超伝導ＲＦコイルアレイであって、
前記超伝導ＲＦコイルアレイは、
極低温に冷却されるように構成された熱伝導性部材と、
各々が、各々の熱伝導性基板上に配置された超伝導コイルを含む複数のコイル素子と、を含み、
前記超伝導コイルは、少なくとも１つの隣のコイル素子の超伝導コイルと部分的に空間的に重なり合い、かつ電気的に絶縁され、
前記超伝導コイルの各々は、前記熱伝導性部材に熱的に結合され、（ｉ）前記複数のコイル素子のうちの少なくとも１つの他のものが信号を受信するように構成された空間領域と隣接する及び／又は重なり合う空間領域から磁気共鳴信号を受信すること、及び、（ｉｉ）前記複数のコイル素子のうちの少なくとも１つの他のものが無線周波数信号を送信するように構成された空間領域と隣接する及び／又は重なり合う空間領域に無線周波数信号を送信すること、のうちの少なくとも一方のために、各々の電気チャンネルを提供するように構成され、
複数の前記各々の熱伝導性基板は、各々、前記熱伝導性部材に直接的に熱的に結合され、
前記熱伝導性基板の他の少なくとも１つの各々は、前記熱伝導性部材に直接的に熱的に結合されず、（ｉ）前記熱伝導性部材に直接的に熱的に結合された前記熱伝導性基板の少なくとも１つに直接的に熱的に結合されること、及び（ｉｉ）熱伝導性スペーサ部材を介して前記熱伝導性部材に熱的に結合されること、のうち少なくとも１つにより前記熱伝導性部材に間接的に熱的に結合され、
前記熱伝導性部材と、前記複数の前記各々の熱伝導性基板の前記超伝導コイルとの間の熱的な結合は、前記熱伝導性部材と、前記熱伝導性基板の他の少なくとも１つの各々の前記超伝導コイルとの間の熱的な結合とは異なる、ことを特徴とする超伝導ＲＦコイルアレイ。
【請求項２】
前記コイル素子の各々は、前記各々の熱伝導性基板上に配置された各々の薄膜超伝導コイルを含むことを特徴とする、請求項１に記載の超伝導ＲＦコイルアレイ。
【請求項３】
前記熱伝導性基板はアルミナ及びサファイアのうちの少なくとも一方を含み、前記熱伝導性部材はアルミナ板又はサファイア板であることを特徴とする、請求項２に記載の超伝導ＲＦコイルアレイ。
【請求項４】
前記薄膜超伝導コイルの各々は高温超伝導体を含むことを特徴とする、請求項２に記載の超伝導ＲＦコイルアレイ。
【請求項５】
前記コイル素子の各々は高温超伝導コイルを含み、隣接するコイル素子の前記高温超伝導コイルは導電性に関して分離しており、部分的に空間的に重なり合うことを特徴とする、請求項１に記載の超伝導ＲＦコイルアレイ。
【請求項６】
前記コイル素子は線形アレイとして構成されることを特徴とする、請求項１に記載の超伝導ＲＦコイルアレイ。
【請求項７】
前記コイル素子は２次元アレイとして構成されることを特徴とする、請求項１に記載の超伝導ＲＦコイルアレイ。
【請求項８】
前記コイル素子は受信専用コイルとして構成されることを特徴とする、請求項１に記載の超伝導ＲＦコイルアレイ。
【請求項９】
前記コイル素子の各々は、少なくとも１つの高温超伝導コイルと、（ｉ）前記少なくとも１つの高温超伝導コイル及び（ｉｉ）前記熱伝導性部材に熱的に結合された熱伝導性基板とを含むことを特徴とする、請求項１に記載の超伝導ＲＦコイルアレイ。
【請求項１０】
前記コイル素子の各々は、熱伝導性基板上に配置された超伝導テープコイルを含むことを特徴とする、請求項１に記載の超伝導ＲＦコイルアレイ。
【請求項１１】
前記コイル素子の少なくとも１つは、同じ磁場における異なる磁気共鳴周波数に対応する信号を受信するように動作可能な、複数の共鳴無線周波数コイル素子として構成されることを特徴とする、請求項１に記載の超伝導ＲＦコイルアレイ。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、一般に、磁気共鳴画像形成及び分光法に関し、より具体的には、磁気共鳴技術に従って検査される試料からの信号を受信し及び／又はこれに信号を送信するための表面又は体積コイルアレイとして構成された複数のコイル素子を含む超伝導体コイルアレイに関し、さらに、こうした超伝導体コイルアレイを用いる磁気共鳴画像形成及び／又は分光装置及び／又は方法に関する。
【０００２】
（関連出願の相互参照）
本出願は、２００９年９月２１日出願の米国特許仮出願第６１／２４４，１３２号の利益を主張するものであり、引用による組み入れが許容されるか、さもなければ禁止されていない各ＰＣＴ加盟国又は地域のために、その全体が引用により本明細書に組み入れられる。
【背景技術】
【０００３】
磁気共鳴画像形成（ＭＲＩ）技術は、今日、世界中で大きな医療機関において一般的に用いられており、医療の実践において重要且つ特有な利益をもたらしている。ＭＲＩは、構造体及び生体組織を画像形成するための確立した診断ツールとして開発されてきたが、機能活性並びに他の生物物理学的及び生物化学的特性又はプロセス（例えば、血流、代謝産物／代謝、拡散）を画像形成するためにも開発されており、これらの磁気共鳴（ＭＲ）画像形成技術の一部は、機能的ＭＲＩ、分光ＭＲＩ又は磁気共鳴分光画像形成法（ＭＲＳＩ）、拡散重み付け画像形成法（ＤＷＩ）、及び拡散テンソル画像形成法（ＤＴＩ）として知られている。これらの磁気共鳴画像形成技術には、病状を識別して評価し、検査される組織の健康状態を判断するために、それらの医学的診断値に加えて、広範囲の臨床応用及び研究用途がある。
【０００４】
典型的なＭＲＩ検査の間、患者の身体（又は、試料対象）は検査領域内に配置され、一次（主）磁石により実質的に一定で一様な一次（主）磁場がもたらされるＭＲＩスキャナ内の患者支持器によって支持される。この磁場は、身体内の水素（プロトン）などの歳差運動する（ｐｒｅｓｅｓｓｉｎｇ）原子の核磁化を整列させる。磁石内部の勾配磁場コイル・アセンブリが、所与の位置に磁場の僅かな変化を生じさせ、これにより画像形成領域内に共鳴周波数のコード化がもたらされる。無線周波数（ＲＦ）コイルが、パルス・シーケンスに従ってコンピュータ制御下で選択的に駆動され、患者体内に一時的に振動する横断方向の磁化信号を生成し、この信号は、ＲＦコイルによって検出され、コンピュータ処理により、患者の空間的に局所化された領域にマッピングされ、従って、検査中の関心領域の画像を与えることができる。
【０００５】
一般的なＭＲＩ構成においては、主静磁場は、典型的には、ソレノイド磁石装置によって生成され、患者台は、ソレノイド巻き線により境界付けられた円筒型空間（即ち、主磁場ボア）内に配置される。主磁場の巻き線は、典型的には、低温超伝導体（ＬＴＳ）材料として実装され、抵抗を減らすように液体ヘリウムにより過冷され（ｓｕｐｅｒ−ｃｏｏｌｅｄ）、それにより、生成される熱量及び主磁場を生成し維持するのに必要な電力量が最小になる。既存のＬＴＳ超伝導ＭＲＩ磁石の大部分は、ニオブ・チタン（ＮｂＴｉ）及び／又はＮｂ3Ｓｎ材料で作られ、これはクライオスタットで温度４．２Ｋまで冷却される。
【０００６】
当業者には周知であるように、磁場勾配コイルは、一般に、空間内の３つの主デカルト座標軸（これらの軸の１つは主磁場の方向である）の各々に沿って線形磁場勾配を選択的にもたらすように構成され、その結果、磁場の大きさは検査領域内で位置によって変化し、信号の周波数及び位相のような、関心領域内の異なる位置からの磁気共鳴信号の特性が、領域内の位置に従ってコード化される（従って、空間位置確認をもたらす）。典型的には、勾配磁場は、主磁場の巻き線を含む大きい円筒と同心であり、かつ、この中に嵌合された円筒に固定されたコイル状サドル又はソレノイド巻き線を通る電流によって生成される。主磁場とは違って、勾配磁場を生成するのに用いられるコイルは、典型的には、一般的な室温銅巻き線である。勾配強度及び磁場の線形性は、生成される画像の細部の精度、及び組織の化学的性質に関する情報（例えば、ＭＲＳＩにおける）の両方に対して根本的に重要である。
【０００７】
ＭＲＩが始められて以来、例えば、より高い空間分解能、より高いスペクトル分解能（例えばＭＲＳＩのための）、より高いコントラスト、及びより速い取得速度をもたらすことなどによる、ＭＲＩの品質及び機能を向上させるための絶え間ない探求がなされてきた。例えば、画像形成（取得）速度の向上は、患者の動きによる変動、自然の解剖学的及び／又は機能運動（例えば、心拍、呼吸、血流）、及び／又は自然の生物化学的変動（例えば、ＭＲＳＩ中の代謝に起因する）のような、画像取得中の画像形成領域内の時間的変動に起因する画像ぶれを最小するために望ましい。同様に、例えば、分光ＭＲＩにおいて、データを取得するためのパルス・シーケンスは、空間的情報に加えてスペクトル情報をコード化するので、所望のスペクトル分解能及び空間位置確認を与えるために十分なスペクトル及び空間的情報を取得するのに必要な時間を最小にすることは、分光ＭＲＩの臨床的実用性及び有用性を向上させるのに特に重要である。
【０００８】
幾つかの要因が、高コントラスト、分解能、及び取得速度の点でより良好なＭＲＩ画質に寄与する。画質及び取得速度に影響を与える重要なパラメータは、信号対ノイズ比（ＳＮＲ）である。ＭＲＩシステムの前置増幅器の前の信号を増大させることによりＳＮＲを増大させることは、画質の向上の点で重要である。ＳＮＲを改善させる１つの方法は、ＳＮＲが磁場の大きさに比例するので、磁石の磁場強度を増大させることである。しかしながら、臨床応用において、ＭＲＩには磁石の磁場強度の上限がある（米国ＦＤＡの現在の上限は３Ｔ（テスラ）である）。ＳＮＲを改善する他の方法は、可能であれば、視野を狭くし（可能であれば）、試料とＲＦコイルの間の距離を減少させること及び／又はＲＦコイルのノイズを減少させることによって、試料ノイズを減少させることを含む。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００９】
【特許文献１】米国特許出願第１２／４１６，６０６号
【特許文献２】米国特許仮出願第６１／１７０，１３５号
【特許文献３】米国特許出願第１２／２１２，１２２号
【特許文献４】米国特許出願第１２／２１２，１４７号
【特許文献５】米国特許仮出願第６１／１７１，０７４号
【非特許文献】
【００１０】
【非特許文献１】Ｍａ他著、「Ｓｕｐｅｒｃｏｎｄｕｃｔｉｎｇ  ＲＦ  Ｃｏｉｌｓ  ｆｏｒ  ｃｌｉｎｉｃａｌ  ＭＲ  Ｉｍａｇｉｎｇ  ａｔ  Ｌｏｗ  Ｆｉｅｌｄ」、Ａｃａｄｅｍｉｃ  Ｒａｄｉｏｌｏｇｙ、１０巻、９号、９７８−９８７頁、２００３年
【非特許文献２】Ｇａｏ他著、「Ｓｉｍｕｌａｔｉｏｎ  ｏｆ  ｔｈｅ  Ｓｅｎｓｉｔｉｖｉｔｙ  ｏｆ  ＨＴＳ  Ｃｏｉｏ  ａｎｄ  Ｃｏｉｌ  Ａｒｒａｙ  ｆｏｒ  Ｈｅａｄ  ｉｍａｇｉｎｇ」、ＩＳＭＲＭ２００３、１４１２号
【非特許文献３】Ｆａｎｇ他著、「Ｄｅｓｉｇｎ  ｏｆ  Ｓｕｐｅｒｃｏｎｄｕｃｔｉｎｇ  ＭＲＩ  Ｓｕｒｆａｃｅ  Ｃｏｉｌ  ｂｙ  Ｕｓｉｎｇ  Ｍｅｔｈｏｄ  ｏｆ  ｏｍｅｎｔ」、ＩＥＥＥ  Ｔｒａｎｓ．  ｏｎ  Ａｐｐｌｉｅｄ  Ｓｕｐｅｒｃｏｎｄｕｃｔｉｖｉｔｙ、１２巻、２号、１８２３−１８２７頁、２００２年
【非特許文献４】Ｍｉｌｌｅｒ他著、「Ｐｅｒｆｏｒｍａｎｃｅ  ｏｆ  ａ  Ｈｉｇｈ  Ｔｅｍｐｅｒａｔｕｒｅ  Ｓｕｐｅｒｃｏｎｄｕｃｔｉｎｇ  Ｐｒｏｂｅ  ｆｏｒ  Ｉｎ  Ｖｉｖｏ  Ｍｉｃｒｏｓｃｏｐｙ  ａｔ  ２．０Ｔ、Ｍａｇｎｅｔｉｃ  Ｒｅｓｏｎａｎｃｅ  ｉｎ  Ｍｅｄｉｃｉｎｅ、４１：７２−７９頁、１９９９年
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【００１１】
ＭＲＩを改善するための絶え間ない努力及び多くの発展にもかかわらず、例えば、より大きなコントラスト、改善されたＳＮＲ、より高い取得速度、より高い空間及び時間分解能、及び／又はより高いスペクトル分解能のような、ＭＲＩのさらなる改善の必要性が引き続き存在する。
【００１２】
さらに、ＭＲＩ技術のさらなる使用に影響を与える重要な要因は、購入及び保守の両方に関する、高磁場システムの高いコストである。従って、妥当なコストで製造及び／又は保守することができ、ＭＲＩ技術のより広範な使用を可能にする、高品質ＭＲＩ画像形成システムを提供することが有利である。
【課題を解決するための手段】
【００１３】
本発明の種々の実施形態は、全身ＭＲＩスキャナ及び／又は専用ＭＲＩシステム内で使用することができる超伝導ＲＦコイルアレイを提供する。本発明の幾つかの実施形態は、試料の磁気共鳴分析中に、試料からの信号の受信及び試料への信号の送信のうちの少なくとも一方のための超伝導ＲＦコイルアレイを提供し、この超伝導ＲＦコイルアレイは、極低温に冷却されるように構成された熱伝導性部材と、超伝導材料を含む複数のコイル素子とを含み、ここで、各々のコイル素子は、熱伝導性部材に熱的に結合され、（ｉ）複数のコイル素子のうちの少なくとも１つの他のものが信号を受信するように構成された空間領域と隣接する及び／又は重なり合う空間領域から磁気共鳴信号を受信すること、及び、（ｉｉ）複数のコイル素子のうちの少なくとも１つの他のものが信号を送信するように構成された空間領域と隣接する及び／又は重なり合う空間領域に無線周波数信号を送信すること、のうちの少なくとも一方のために構成される。
【００１４】
幾つかの実施形態において、各々のコイル素子は、熱伝導性基板上に配置された薄膜超伝導コイルを含むことができる。熱伝導性基板は、アルミナ及びサファイアのうちの少なくとも一方を含むことができ、熱伝導性部材は、アルミナ板又はサファイア板として実装することができる。種々の実施形態において、各々のコイル素子の熱伝導性基板は、熱伝導性部材に直接的又は間接的に熱的に結合することができる。例えば、幾つかの実施形態において、複数の熱伝導性基板はそれぞれ、熱伝導性部材に直接的に熱的に結合され、熱伝導性基板の少なくとも他のもの各々は、熱伝導性部材に間接的に熱的に結合され、これに直接的には熱的に結合されない。こうした他の熱伝導性基板は、熱伝導性部材に直接的に熱的に結合された熱伝導性基板の少なくとも１つに直接的に熱的に結合することができ、こうした他の熱伝導性基板が熱伝導性部材に間接的に熱的に結合される。熱伝導スペーサ部材（例えば、スタンドオフ）を代替的に又は付加的に用いて、こうした他の熱伝導性基板を熱伝導性部材に熱的に結合することができ、これにより、こうした他の熱伝導性基板と熱伝導性部材との間の間接的な熱的結合がもたらされる。
【００１５】
幾つかの実施形態において、超伝導コイルの１つ又はそれ以上は、例えば薄膜として及び／又は高温超伝導テープを用いて実装することができる高温超伝導体を含むことができる。代替的に又は付加的に、隣接する超伝導コイルは、これらが導電性に関しては分離し、空間的には重なり合うように構成することができる。こうした隣接し重なり合うコイルは、熱伝導性部材の共通面の上又は上方に配置することができ、及び／又は熱伝導性部材の対向する面上に配置することができる。
【００１６】
種々の実施形態において、超伝導ＲＦコイルアレイは、線形アレイ又は２次元アレイ、或いは体積アレイとして構成することができる。コイルは、受信用のみ、送信用のみ、又は送受信用として実装することができる。
【００１７】
幾つかの実施形態において、各コイル素子は、少なくとも１つの高温超伝導コイルと、（ｉ）少なくとも１つの高温超伝導コイル及び（ｉｉ）熱伝導性部材に熱的に結合された熱伝導性基板とを含む。熱伝導性基板は、少なくとも１つの超伝導コイルが配置される外面を有するほぼ円筒型の構造体として構成することができる。例えば、各々の熱伝導性基板は、（ｉ）直径と比べて小さい高さを有する、ほぼリング形状とすることができ、かつ、（ｉｉ）その外面の周りに配置された１つの超伝導コイルを有することができる。
【００１８】
幾つかの実施形態において、超伝導ＲＦコイルアレイは、熱伝導性部材に熱的に結合された少なくとも１つの熱伝導性基板をさらに含むことができ、各々のコイル素子は高温超伝導コイルを含む。幾つかのこうした実施形態において、少なくとも１つの熱伝導性基板の各々は、高温超伝導コイルの少なくとも１つが配置される外面を有するほぼ円筒型の構造体として構成することができる。
【００１９】
種々のこうした実施形態において、少なくとも１つの熱伝導性基板の各々は、隣接する超伝導コイルが（ｉ）導電性に関して分離しており、かつ、（ｉｉ）円筒形状の熱伝導性基板の軸方向に沿って移動され重なり合うように構成された、少なくとも２つの超伝導コイルを含む。これらの実施の一部において、熱伝導性部材はほぼ平面とすることができ、ＲＦコイルアレイは、各々が熱伝導性部材の共通面に熱的に結合された１つの軸方向端部を有する、２つのほぼ円筒型の熱伝導性基板を含むことができ、熱伝導性基板の寸法及びそれらの離隔距離は、ＲＦコイルアレイを、胸部画像形成専用ＲＦコイルアレイとして与えるように構成される。
【００２０】
他の種々のこうした実施において、熱伝導性基板は、隣接する超伝導コイルが（ｉ）導電性に関して分離しており、かつ、（ｉｉ）円筒形状の熱伝導性基板の周りに周方向に移動され、重なり合うように構成された、少なくとも２つの超伝導コイルを含むことができる。周方向に移動され、重なり合う超伝導コイルの数は、例えば、少なくとも４個とすることができる。
【００２１】
幾つかの実施形態において、複数のコイル素子の各々は、高温超伝導コイルを含むことができ、熱伝導性部材は、隣接する超伝導コイルが（ｉ）導電性に関して分離しており、かつ、（ｉｉ）円筒形状の熱伝導性部材の周りに円周方向に移動され、重なり合うように配置された外面を有するほぼ円筒型の構造体として構成することができる。
【００２２】
種々の実施形態において、コイル素子の少なくとも１つは、同じ磁場における異なる磁気共鳴周波数に対応する複数信号を受信するように動作可能な、複数の共鳴無線周波数コイル素子として構成することができる。
【００２３】
当業者であれば、上記の簡単な説明及び以下の詳細な説明は、本発明を例証し、説明するためのものであり、本発明を制限すること又は本発明により達成することができる利点を限定することを意図したものではないことを認識するであろう。さらに、本発明の上記の概要は、本発明の幾つかの実施形態を表すものであり、本発明の範囲内の全ての主題及び実施形態を表すものでも、又は包含するものでもないことが理解される。従って、本明細書で参照され、その一部を構成する添付図面は、本発明の実施形態を示し、詳細な説明と共に、本発明の実施形態の原理を説明する働きをする。構造及び動作の両方に関する本発明の実施形態の態様、特徴、及び利点は、類似の参照番号が種々の図面の全体を通して同じ又は類似の部分を示す添付図面に関連してなされた以下の説明に照らして本発明を考察するときに理解され、より容易に明らかになるであろう。
【図面の簡単な説明】
【００２４】
【図１Ａ】本発明の幾つかの実施形態による、ほぼ円形のコイルを含む例証的な超伝導ＲＦコイルアレイの平面図を概略的に示す。
【図１Ｂ】本発明の幾つかの実施形態による、ほぼ円形のコイルを含む例証的な超伝導ＲＦコイルアレイの側面図を概略的に示す。
【図２Ａ】本発明の幾つかの実施形態による、ほぼ矩形のコイルを含む例証的な超伝導ＲＦコイルアレイの平面図を概略的に示す。
【図２Ｂ】本発明の幾つかの実施形態による、ほぼ矩形のコイルを含む例証的な超伝導ＲＦコイルアレイの側面図を概略的に示す。
【図３Ａ】本発明の幾つかの実施形態による、重なり合うコイル素子の２次元アレイの上面図を概略的に示す。
【図３Ｂ】本発明の幾つかの実施形態による、重なり合うコイル素子の２次元アレイの側面図を概略的に示す。
【図３Ｃ】本発明の幾つかの実施形態による、重なり合うコイル素子の２次元アレイの斜視図を概略的に示す。
【図４Ａ】本発明の幾つかの実施形態による、コイルのために高温超伝導体（ＨＴＳ）テープを用いる例証的な超伝導ＲＦコイルアレイの平面図を概略的に示す。
【図４Ｂ】本発明の幾つかの実施形態による、コイルのために高温超伝導体（ＨＴＳ）テープを用いる例証的な超伝導ＲＦコイルアレイの側面図を概略的に示す。
【図５Ａ】本発明の幾つかの実施形態による、水平主磁場内での胸部画像形成用に構成された例証的な超伝導ＲＦコイルアレイの平面図を概略的に示す。
【図５Ｂ】本発明の幾つかの実施形態による、水平主磁場内での胸部画像形成用に構成された例証的な超伝導ＲＦコイルアレイの側面図を概略的に示す。
【図６Ａ】本発明の幾つかの実施形態による、垂直主磁場内での胸部画像形成用に構成された例証的な超伝導ＲＦコイルアレイの平面図を概略的に示す。
【図６Ｂ】本発明の幾つかの実施形態による、垂直主磁場内での胸部画像形成用に構成された例証的な超伝導ＲＦコイルアレイの側面図を概略的に示す。
【図７Ａ】本発明の幾つかの実施形態による、垂直主磁場内での胸部画像形成用に構成された例証的な超伝導ＲＦコイルアレイの平面図を概略的に示す。
【図７Ｂ】本発明の幾つかの実施形態による、垂直主磁場内での胸部画像形成用に構成された例証的な超伝導ＲＦコイルアレイの側面図を概略的に示す。
【図７Ｃ】本発明の幾つかの実施形態による、垂直主磁場内での胸部画像形成用に構成された例証的な超伝導ＲＦコイルアレイの平面図を概略的に示す。
【図７Ｄ】本発明の幾つかの実施形態による、垂直主磁場内での胸部画像形成用に構成された例証的な超伝導ＲＦコイルアレイの側面図を概略的に示す。
【図８Ａ】本発明の幾つかの実施形態による、ほぼ円筒型の熱伝導性支持体を概略的に示す。
【図８Ｂ】本発明の幾つかの実施形態による、ほぼ円筒型の熱伝導性支持体の周方向に配置された重なり合うＨＴＳコイルを含むＨＴＳテープ・コイルアレイを概略的に示す。
【図９Ａ】本発明の幾つかの実施形態による、１つのＨＴＳコイルと関連したＲＦ信号プロファイルのシミュレーション結果を示す。
【図９Ｂ】本発明の幾つかの実施形態による、５つの重なり合うＨＴＳコイルの線形アレイと関連したＲＦ信号プロファイルのシミュレーション結果を示す。
【発明を実施するための形態】
【００２５】
次の説明は、全身ＭＲＩスキャナ内及び／又は専用ＭＲＩシステム（例えば、頭部専用、四肢専用、胸部専用、小児科専用、脊椎専用など）内で使用することができる極低温冷却型超伝導ＲＦコイルアレイの種々の実施形態を開示する。次の説明を考慮してさらに理解されるように、本発明の実施形態は、表面及び体積コイルアレイ設計を含み、種々の実施形態において、本明細書で説明される実施形態（及びその変形）のような２つ又はそれ以上の超伝導コイルアレイ・モジュール（例えば、例えば１次元又は２次元表面コイルアレイ・モジュールのような、２つ又はそれ以上の実質的に平面のコイルアレイ・モジュール、）を一緒に使用して（例えば、それらを直接互いに、或いは１つ又はそれ以上の介在支持構造体を介して機械的に結合することによってなど、それらを独立して配置すること、及び／又はそれらを互いに対して一定の空間関係で取り付けることによって）、本質的により大きいアレイを形成することができる。例えば、２つ又はそれ以上の超伝導表面コイルアレイ・モジュールは、端部（例えば、腿、頭部など）又は胴（例えば、心臓画像形成のため）を囲むように構成し、所望の関心領域（ＲＯＩ）にわたる（例えば、所望の視野（ＦＯＶ））画像形成をもたらすことができる。
【００２６】
同じく次の説明を考慮してさらに理解されるように、ある特定の一般的な全体的幾何学的形状を有する超伝導コイルアレイの実施形態（例えば、実質的に平面の１次元アレイ（例えば線形）又は２次元アレイ、ほぼ円筒型のアレイなど）の各々を、全身画像形成、頭部専用画像形成、四肢専用画像形成、小児科専用画像形成などの様々な用途のいずれかのための種々の実施形態によって構成することができる。
【００２７】
しかしながら、コイルアレイを適用又は企図することができる用途によれば、所与の一般的な全体的幾何学的形状のコイルアレイの特定の設計パラメータを変更することができる。こうした設計パラメータは、例えば、全体的幾何学的構成の寸法、アレイ内のコイル素子の寸法及び／又は幾何学的形状（例えば、円形、正方形、六角形など）及び／又は数などを含むことができる。一例として、ほぼ円筒型のアレイの幾何学的形状は、全身画像形成、頭部専用画像形成、及び胸部専用画像形成に適用可能であるが、アレイがこれらの用途の１つに特に企図されている場合、その設計パラメータは、それに応じて（例えば、円筒の長さ及び半径、コイル素子の数及び寸法、コイル素子のタイプ、ほぼ円筒型の幾何学的形状に関するコイル素子の空間配置など）決定することができる。円筒型幾何学的形状の文脈におけるさらに別の例として、頭部専用用途に企図された円筒型アレイは、円筒型構造体の両端が開いているように配置することができ、一方、胸部専用用途の場合は、円筒型構造体の一端を閉鎖することができる（例えば、閉鎖端に隣接して冷凍機を配置することを可能にする）。
【００２８】
同様に、当業者であれば、以下の説明を考慮して、本発明の実施形態による超伝導コイルアレイの種々の設計パラメータ及び特定の構成もまた、コイルが用いられる全体の磁気共鳴システムに応じて変更できることを理解するであろう（例えば、ＭＲシステムの使用可能なＲＦチャネルのサイズ、開放、閉鎖、数など）。
【００２９】
さらに、以下の説明を考慮して当業者によりさらに理解されるように、本発明の種々の実施形態による極低温冷却型超伝導ＲＦコイルアレイのコイルは、従来の銅勾配磁場コイルを用いたシステム、超伝導勾配磁場コイルを用いたシステム（各々の全体が引用により本明細書に組み入れられる、２００９年４月１日出願の特許文献１、及び２００９年４月１７日出願の特許文献２に開示されるような）、全身用システム、頭部専用システム、垂直方向又は水平方向に配向された主磁場を有するシステム、開放型又は閉鎖型システムといった、無数の磁気共鳴画像形成及び分光システム内に実装することができる。同様に、当業者であれば、次の説明の種々の部分を、試料（例えば、患者のような個人、犬又はねずみのような動物、組織試料、或いは生きている対象又は生きていない対象）の構造検査に用いることができるＭＲＩシステムの文脈で説明されるが、本発明の種々の実施形態は、機能ＭＲＩ、拡散重み付け及び／又は拡散テンソルＭＲＩ、ＭＲ分光、及び／又は分光画像形成などのような、他のモダリティのために操作及び／又は構成される磁気共鳴システムと共に使用することもできることを理解するであろう。さらに、本明細書で用いられる場合、ＭＲＩは、磁気共鳴分光画像形成、拡散テンソル画像形成（ＤＴＩ）、並びに核磁気共鳴に基づいた他のいずれかの画像形成モダリティを含み、且つ、採用する。
【００３０】
当業者であれば、次の説明から、本発明の実施形態による超伝導コイルアレイは、受信専用、又は送信専用、或いは送受信用として用いるように構成すること又は適合させることができることも理解するであろう。
【００３１】
図１Ａ及び図１Ｂは、それぞれ、本発明の幾つかの実施形態による、例証的な超伝導ＲＦコイルアレイ１０の平面図（明確にするために下にある構造部の輪郭が描かれた）及び側面図を概略的に示す。より具体的には、図１Ａ及び図１Ｂは、２つの層に配置されて線形アレイを与える５つの超伝導ＲＦコイル素子１４ａ−１４ｅ（本明細書ではコイル１４ａ−１４ｅ、まとめて超伝導ＲＦコイル素子１４又はコイル１４とも呼ばれる）の構成を示す。
【００３２】
図示したように、コイル素子１４ａ、１４ｃ、及び１４ｅ（便宜上、まとめて「下部コイル素子」と呼ばれる）は、それぞれ、熱伝導性基板（プレート）１２と直接熱接触するように配置され、コイル素子１４ｂ及び１４ｄ（便宜上、まとめて「上部コイル素子」と呼ばれる）は下部コイル素子の上方に配置され、かつ、それぞれスタンドオフ１６ａ及び１６ｂ（まとめてスタンドオフ１６と呼ばれる）を介して下部コイル素子及びプレート１２に熱的に結合される。エポキシ及び／又は熱グリース／コンパウンド（図示せず）をコイル１４とプレート１２及び／又はスタンドオフ１６との間に提供し、それらの間に熱的及び機械的接触をもたらすことができる。
【００３３】
熱伝導性プレート１２及び各々の熱伝導性スタンドオフ１６は、例えば、サファイア又はアルミナのような１つ又はそれ以上の高熱伝導性材料、或いは、高熱伝導性セラミックのよう他の非金属高熱伝導性材料のいずれかで形成することができる。以下にさらに説明されるように、熱伝導性プレート１２は、極低温冷却システムに熱的に結合され（図示せず）、超伝導コイルアレイ１０は、該アレイ１０を真空（例えば、少なくとも低真空）で保持するハウジング内に入れられる。種々の代替的な実施形態においては、熱伝導性プレート１２は、コイル素子の直径よりも狭くすることができ、幾つかの実施形態において、プレート１２は、各々がコイル素子１４ａ、１４ｃ、１４ｅの裏面部分に接触する、２つの別個の平行な細長い部材として実装することができる。
【００３４】
図１Ａ及び図１Ｂにおいて、各々のコイル素子１４は、基板１５（例えば、サファイアウェハ）と、薄膜超伝導コイル１７（トレース１７とも呼ばれる）とを含む。図１Ａ及び図１Ｂの実施形態において、薄膜トレース１７は、基板１５の上面（プレート１２から見て外方に向いている）上に形成されるが、種々の代替的な実施形態においては、トレースは、基板１５の下面（プレート１２に面する）上に配置することもできる。
【００３５】
より特定的には、本発明の幾つかの実施形態によれば、各々のＲＦコイル素子１４ａ−１４ｅのトレース１７は、ＹＢＣＯ及び／又はＢＳＣＣＯなどのような高温超伝導体（ＨＴＳ）として（例えば、ＨＴＳ薄膜又はＨＴＳテープを用いて）実装できるが、種々の実施形態においては、低温超伝導体（ＬＴＳ）を用いることもできる。例えば、幾つかの実施形態においては、ＲＦコイル素子１４ａ−１４ｅの各々は、サファイア又はアルミン酸ランタンのような基板上のＨＴＳ薄膜螺旋状コイル及び／又はＨＴＳ薄膜螺旋状交差指型（ｓｐｉｒａｌ−ｉｎｔｅｒｄｉｇｉｔａｔｅｄ）コイルとする。こうしたコイルの設計及び製造は、例えば、非特許文献１、非特許文献２、非特許文献３、及び非特許文献４にさらに説明され、及び／又は、これらを考慮してさらに理解することができ、これらの各々は、引用によりその全体が本明細書に組み入れられる。従って、幾つかの実施形態においては、超伝導ＲＦコイルアレイ１０は、ＨＴＳ薄膜ＲＦコイルアレイとして実装される。
【００３６】
各コイル素子の設計（例えば、トレース直径、巻き数）は、用途に応じたものとすることができ、均一性、信号対ノイズ比、及び視野（ＦＯＶ）の考慮事項を含むことができる。同様の考慮事項には、使用されるコイル素子の数（例えば、図１Ａ及び図１Ｂの実施形態では５つのコイル素子が示されるが、線形アレイは、より少ない又はより多くのコイル素子を含むことができる）の決定を考慮に入れることができる。図１Ａ及び図１Ｂに示されるように、隣接するコイル素子１４のトレース１７は重なり合い、この重なりは、隣接するコイル素子１４を垂直方向に移動させることによりもたらされる。当業者であれば、隣接するコイル間の重なり量を、減結合に対して最適化できることを理解するであろう。
【００３７】
示されるように、スタンドオフ１６は、熱伝導（例えば、上部コイルとプレート１２との間の）及び機械的支持（例えば、上部コイルの支持を助ける）を助けることができる。下部コイル素子のトレースの上に配置されたスタンドオフ１６ａの使用も、上部コイル素子が下部コイル素子と直接接触した場合にこれらのトレースに起こり得る損傷を防ぐ助けともなり得る。種々の実施形態において、スタンドオフ１６ａは、下部トレースが上にあるスタンドオフ１６ａに機械的に接触しないように、下部コイル素子の下にあるトレースの上に配置される狭い陥凹領域を含むことができる。
【００３８】
種々の代替的な実施形態において、スタンドオフ１６の１つ又はそれ以上（例えば、全て）を省略することができることが理解されるであろう。例えば、コイル素子間のスタンドオフ１６ａが上部コイル素子を冷却するために十分な熱伝導をもたらすことができるので、幾つかの実施形態は、下部コイル素子と上部コイル素子の間のスタンドオフ１６ａを含むことができるが、プレート１２と上部コイル素子１４ｂ、１４ｄとの間のスタンドオフ１６ｂは使用しない。付加的に又は代替的に、種々の実施形態は、上部コイル素子１４ｂ及び１４ｄと直接接触する付加的な高熱伝導性プレートを含むことができる。
【００３９】
例証のための限定されない例として、幾つかの実施形態において、プレート１２は約３−５ｍｍの厚さを有することができ、各々のコイル素子トレース１７は約１ｃｍから約１０ｃｍまで又はそれより大きい直径を有することができ、各々のコイル素子基板１５は約０．３ｍｍから約０．６ｍｍまでの厚さを有することができ、スタンドオフ１６ａは約０．１ｍｍから約０．５ｍｍまでの厚さを有することができる。
【００４０】
図１Ａ及び図１Ｂには示されないが、各コイル素子についての電子回路モジュールをプレート１２及び／又は基板１５の上に配置することができ、この電子回路モジュールは、少なくとも１つの前置増幅器を含むことができ、さらに、インピーダンス整合、減結合などのための付加的な回路を含むこともできる。
【００４１】
上述のように、図１Ａ及び図１Ｂに示される超伝導ＲＦコイルアレイ１０は、真空チャンバ内に配置され、極低温冷却システムと熱的に結合されたプレート１２によって冷却される。種々の実施形態において、コイル素子１４ａ−１４ｅは、約４Ｋから１００Ｋまでの範囲の温度、より特定的には、超伝導材料の臨界温度より低い（例えば、幾つかの実施形態においては、ＲＦコイル１７のために用いられる高温超伝導体（ＨＴＳ）材料の臨界温度より低い）温度まで冷却することができる。種々の実施形態において、極低温冷却システムは、例えば、ギフォード・マクマホン（ＧＭ）冷凍機、パルス管（ＰＴ）冷凍機、ジュール・トムソン（ＪＴ）冷凍機、スターリング冷凍機、又は他の冷凍機のような、種々の単段又は多段冷凍機のいずれかとして実装される冷凍機を含むことができる。種々の代替的な実施形態において、超伝導コイルアレイ１０は、コイル１７が、液体ヘリウム及び液体窒素などの寒剤によって冷却される冷却のために構成することができる。
【００４２】
本明細書では図示されないが、真空チャンバは、例えば二重壁のデュワー構造体として実装することができる。より具体的には、本発明の幾つかの実施形態によれば、真空チャンバは、Ｇ１０、ＲＦ４、プラスチック、及び／又はセラミックのような、ガラス及び／又は他の非伝導性の機械的に強い材料で作られた二重壁デュワーを含むことができる。種々の実施形態において、二重壁デュワーは、各々が引用によりその全体が本明細書に組み入れられる、２００８年９月１７日出願の特許文献３、２００８年９月１７日出願の特許文献４、及び２００９年４月２０日出願の特許文献５に記載される密閉型二重壁構造体（及び真空熱的分離ハウジング）に従って、又はこれらに類似して実装することができる。以下では詳細に説明されないが、以下に提示される実施形態はまた、真空チャンバ内でも実装され、極低温冷却のために熱的に結合されることが理解されるであろう。
【００４３】
図１Ａ及び図１Ｂに示される線形アレイのような、又はこれに従って２つ又はそれ以上の線形アレイを組み合せて、２次元又は３次元のアレイ・アセンブリを提供することができることが理解されるであろう。例えば、幾つかの実施形態において、８つの線形アレイ（例えば、各々が２つ又はそれ以上の直線状に配置されたコイル素子を有する）を集めて、各々の線形アレイは長手方向に延び、約４５度だけ方位角によって移動されたほぼ円筒型の八角形の構成にすることができる。こうした構成は、引用によりその全体が本明細書に組み入れられる、２００９年４月２０日出願の特許文献５に開示される超伝導ＲＦヘッド・コイルアレイの実施形態と同様に実装することができる。
【００４４】
前述の説明を考慮して理解されるように、本発明の種々の実施形態によれば、超伝導ＲＦコイルアレイ１０は、受信専用アレイとして実装することができ、ＲＦ送信機は、種々の実施形態において、従来の（例えば、従来の銅ＲＦコイルのような非超伝導の）ＲＦ送信機コイル又は超伝導ＲＦ送信コイルとすることができる、別個のＲＦコイル（図示せず）として実装される。幾つかの実施形態においては、超伝導ＲＦコイルアレイ１０は、送信及び受信コイルアレイ（送受信機アレイ）として実装することができ、各々の超伝導ＲＦコイル素子１４は、ＲＦ信号の送受信の両方に用いられる。
【００４５】
本発明の種々の実施形態によれば、超伝導ＲＦコイル素子１４の１つ又はそれ以上は、多重共鳴ＲＦコイル素子（例えば、所与の磁場（例えば、３テスラ（Ｔ））においてナトリウム及び水素の共鳴を検出するためなどの、異なる共鳴周波数を有する２つ又はそれ以上の受信コイルを含む）として実装することができる。
【００４６】
ここで図２Ａ及び図２Ｂを参照すると、本発明の幾つかの実施形態による、例証的な超伝導ＲＦコイルアレイ２０の、それぞれ平面図（明確にするために下にある構造部の輪郭が描かれた）及び側面図が示される。より具体的には、図２Ａ及び図２Ｂは、２つの層に配置されて、熱導電性プレート２２上に形成された、図１Ａ及び図１Ｂの線形アレイに類似した線形アレイを与える、５つの超伝導ＲＦコイル素子２４ａ−２４ｅ（本明細書ではまとめて超伝導ＲＦコイル素子２４又はコイル２４と呼ばれる）の構成を示す。図１Ａ及び図１Ｂの線形アレイと比べると、図２Ａ及び図２Ｂの線形アレイは、実質的に矩形（薄膜ＨＴＳ）のトレース２７と、実質的に矩形の基板２５とを含む。矩形の基板２５は、円形サファイア又はアルミナ基板のような円形基板を切断する又はけがきすることによって形成することができる。矩形状のトレースは、実質的に一定のトレース重なり距離のために改善された画像再構成をもたらすことができる。矩形のコイル素子は、２次元アレイを形成するために、円形コイル素子より適している。
【００４７】
例えば、図３Ａ−図３Ｃは、熱伝導性プレート３２と第２の最上層のコイル素子（素子３４ａ２、３４ｃ２、及び３４ｅ２を含む）との間に直接結合され、その結果、熱伝導、並びに第２の最上層の素子及び上にある最上層の素子（素子３４ｂ２、３４ｄ２を含む）に対する機械的支持をもたらすスタンドオフ素子３６を用いて４つの層に組み立てられた、実質的に矩形の基板及び実質的に矩形のトレース３７を有する、実質的に矩形の基板及び実質的に矩形のトレース３７を有する、実質的に矩形のコイル素子３４ａ１、３４ｂ１．．．３４ｅ１、３４ａ２、３４ｂ２．．．３４ｅ２の２次元（２×５）矩形アレイ３０を示す。より具体的には、図３Ａは、上面図（明確にするために下にある構造部の輪郭が描かれた）であり、図３Ｂは側面図であり、図３Ｃは斜視図（明確にするために下にある層の構造部の輪郭が描かれた）である。図示されるように、各々の隣接するコイル素子のトレース３７は互いに重なり合う（即ち、コイル素子トレースは、その最隣接及び第二隣接（即ち、対角線状に配置された隣）のコイル素子トレースと重なり合う）。種々の実施形態において、スタンドオフ・ディスク素子を含めて、最下層の素子（素子３４ａ１、３４ｃ１、３４ｅ１を含む）及び第二最上層の素子（素子３４ａ２、３４ｃ２、３４ｅ２を含む）を、最下層の素子と第２最上層の素子が重なり合う領域において直接結合させることもできることが理解されるであろう。細長いスタンドオフ素子３６を用いるのではなく、分離したスタンドオフ・ディスクをプレート３２とコイル素子３４ａ２、３４ｃ２、３４ｅ２の各々との間に配置できることも理解されるであろう。当業者であれば、図３Ａ−図３Ｃの実施形態に示されるようなこうした４層構成を用いて、任意の寸法の（例えば、３×５、４×５、４×８、８×８など）重なり合うコイル素子の２次元アレイを与えることができることを理解するであろう。
【００４８】
ここで図４Ａ及び図４Ｂを参照すると、本発明の幾つかの実施形態による、コイルのために高温超伝導体（ＨＴＳ）テープを用いる例証的な超伝導ＲＦコイルアレイ４０の、それぞれ、平面図（明確にするために下にある構造部の輪郭が描かれた）及び側断面図（コイル素子の直径に沿って切断された）が示されている。図示されるように、アレイ４０は、熱伝導性プレート４２の対向する面上に交互に配置された、３つの直線状に配置されたコイル素子４４ａ、４４ｂ、４４ｃを含む。各々のコイル素子は、熱伝導性（例えば、アルミナ）支持リング４３、ＨＴＳコイル４７、及び電気回路４９を含む。図示されるように、熱伝導性（例えば、アルミナ）支持リング４３は、熱伝導性（例えば、アルミナ又はサファイア）プレート４２に熱的に結合され、ＨＴＳテープ４７はアルミナ支持リング４３の周りに周方向に巻き付けられ、かつ、電気回路４９の接続機構（例えば、ハンダ付け）によって所定の位置に固定することができる。エポキシ及び／又は熱グリースを用いて、テープ４７を支持リング４３の周方向表面に熱的に結合させ、貼ることもできる。電気回路４９は、少なくとも１つの前置増幅器を含むことができ、インピーダンス整合、減結合などのための付加的な回路を含むこともできる。例証のための限定されない例として、リング４３は約２．５ｃｍから約２５ｃｍまで又はそれより大きい直径を有することができ、約５ｍｍから約２５ｍｍまでの高さ（円筒軸線に沿った）を有することができ、ＨＴＳテープ４７は約０．１ｍｍから約０．５ｍｍまでの厚さ及び約５ｍｍから約１３ｍｍまでの幅を有することができ、かつ、アルミナ・リング４３の周りに単一ループとして巻き付けることができる。
【００４９】
ここで図５Ａ及び図５Ｂを参照すると、本発明の幾つかの実施形態による、コイルのために高温超伝導体（ＨＴＳ）テープを用い、水平主磁場（即ち、ほぼ円筒形状のコイル素子の長手方向軸に直交する）内での胸部画像形成用に構成された、例証的な超伝導ＲＦコイルアレイ５０の、それぞれ、平面図（明確にするために下にある構造部の輪郭が描かれた）及び側面図が示されている。コイルアレイ５０の構成は、少なくともコイル素子が、熱伝導性プレートに熱的に結合されたほぼ円筒型の熱伝導性（例えば、アルミナ）支持リングの周りに巻き付けられたＨＴＳテープとして実装される限りにおいて、コイルアレイ４０に類似している。より具体的には、図示されるように、アレイ５０のほぼ円筒型のコイル素子の各々は、熱伝導性（例えば、アルミナ）支持リング５３、ＨＴＳコイル５７、及び電気回路５９を含む。図示されるように、熱伝導性（例えば、アルミナ）支持リング５３は、熱伝導性（例えば、アルミナ又はサファイア）プレート５２に熱的に結合され、ＨＴＳテープ５７は、水平方向磁場と共に用いるためのコイル構成でアルミナ支持リング５３の周りに周方向に巻き付け、かつ、電気回路５９の接続機構（例えば、ハンダ付け）によって所定の位置に固定することができる。エポキシ及び／又は熱グリースを用いて、テープ５７を支持リング５３の周方向表面に熱的に結合し、貼ることもできる。電気回路５９は、少なくとも１つの前置増幅器を含むことができ、インピーダンス整合、減結合などのための付加的な回路を含むこともできる。例証のための限定されない例として、リング４３は約１５ｃｍから約２５ｃｍまで又はそれより大きい直径を有することができ、かつ、約１５ｃｍから約２５ｃｍまで又はそれより高い高さ（円筒軸線に沿った）を有することができる。
【００５０】
ここで図６Ａ及び図６Ｂを参照すると、本発明の幾つかの実施形態による、コイルのために高温超伝導体（ＨＴＳ）テープを用い、垂直主磁場（即ち、ほぼ円筒形状のコイル素子の長手方向軸に平行な）内での胸部画像形成用に構成された、例証的な超伝導ＲＦコイルアレイ６０の、それぞれ、平面図（明確にするために下にある構造部の輪郭が描かれた）及び側面図が示されている。図示されるように、アレイ６０のほぼ円筒型のコイル素子の各々は、熱伝導性（例えば、アルミナ）支持リング６３、ＨＴＳコイル６７、及び電気回路６９を含み、熱伝導性（例えば、アルミナ）支持リング６３は、熱伝導性（例えば、アルミナ又はサファイア）プレート６２に熱的に結合される。コイルアレイ６０の構成はコイルアレイ５０に類似しているが、ＨＴＳコイル６７は、垂直磁場内で用いるのに適した構成で巻き付けられる（例えば、サドル型コイル構成）。
【００５１】
ここで図７Ａ及び図７Ｂを参照すると、本発明の幾つかの実施形態による、コイルのために高温超伝導体（ＨＴＳ）テープを用い、垂直主磁場（即ち、ほぼ円筒形状のコイル素子の長手方向軸に平行な）内での胸部画像形成用に構成された例証的な超伝導ＲＦコイルアレイ７０の、それぞれ、平面図（明確にするために下にある構造部の輪郭が描かれた）及び側面図が示されている。図示されるように、アレイ７０のほぼ円筒型のコイル素子の各々は、熱伝導性（例えば、アルミナ）支持リング７３、ＨＴＳテープ７７、及び電気回路７９を含み、熱伝導性（例えば、アルミナ）支持リング７３は、熱伝導性（例えば、アルミナ又はサファイア）プレート７２に熱的に結合される。コイルアレイ７０の構成はコイルアレイ６０に類似しているが、各々の支持リングと関連したＨＴＳテープ７７は、２つの重なり合うコイルとして実装され、各々のほぼ円筒型の素子のコイルアレイをもたらす。より具体的には、図示されるように、重なり合うＨＴＳコイル７７ａ１（上部）及び７７ｂ１（下部）は１つの共通支持リング７３に巻き付けられ、重なり合うＨＴＳコイル７７ａ２（上部）及び７７ｂ２（下部）は別の共通支持リング７３に巻き付けられ、各々のコイル７７ａ１、７７ｂ１、７７ａ２、７７ｂ２は、垂直磁場内で用いるのに適した形状（例えば、サドル型形状）に巻き付けられる。電気絶縁体７１が、上部コイルと下部コイルが重なり合う場所に配置され、重なり合う上部コイルと下部コイルを分離する。図７Ｃ及び図７Ｄに示されるように、コイル・グループ７７ａ１／７７ｂ１及びコイル・グループ７７ａ２／７７ｂ２は、それぞれの関連した磁場（Ｂ１磁場）が互いに直交して、それらの間の結合が最小になるように配置することができる。
【００５２】
図８Ａ及び図８Ｂは、本発明の幾つかの実施形態による、ほぼ円筒型の熱伝導性支持体（例えば、アルミナ管）８３と、ＨＴＳデープとして実装され、直接又は薄いプラスチック・シートを通してアルミナ管上に形成されたＨＴＳコイル８７とを含むＨＴＳテープ・コイルアレイを概略的に示す。より具体的には、図８Ｂは、支持体８３の周りに周方向に配置された重なり合う６つのコイルアレイの構成を示す。既述のように、種々の実施形態によれば、高温超伝導体（ＨＴＳ）テープがコイルのために用いられる。さらに、図示されるように、電気絶縁体（誘電体スペーサ）８１が、コイルが重なり合う場所に配置され、重なり合うコイルを分離する。
【００５３】
図９Ａ及び図９Ｂは、こうしたアレイによりもたらすことができる均一性を示す、１つのＨＴＳコイル（図９Ａ）及び５つの重なり合うＨＴＳコイルの線形アレイと関連したＲＦ信号プロファイルのシミュレートされた結果を示す。
【００５４】
さらに、上述のように、本発明の幾つかの実施形態によれば、本発明の種々の実施形態による極低温冷却型超伝導ＲＦコイルアレイのコイルは、それぞれが引用により本明細書に組み入れられる２００９年４月１日出願の特許文献１及び２００９年４月１７日出願の特許文献２に開示されるような超伝導勾配磁場コイルを使用する磁気共鳴画像形成システム内で実装できることが理解される。
【００５５】
本発明は、その特定の実施形態に関して示され、説明されたが、その実施形態は、本発明の原理を例証するものにすぎず、排他的であること、さもなければ実施形態を限定することを意図したものではない。従って、本発明の例証的な実施形態の上記の説明、並びにその種々の例証的な修正及び特徴は多くの特定性をもたらすが、これらの可能な細部は本発明の範囲を限定するものと解釈されるべきではなく、当業者であれば、本発明は、その範囲から逸脱せず、かつ、その付随する利点を損なうことのない、多くの修正、適合、変形、省略、付加、及び等価な実施の余地があることを容易に理解するであろう。例えば、プロセス自体に必要な又は本来の範囲を除いて、図面を含む本開示で説明した方法又はプロセスのステップ又は段階に対して特定の順序はなにも含意されていない。多くの場合、プロセスステップの順序を変更することができ、説明した方法の目的、効果又は趣旨を変えることなく、種々の例証的なステップを組み合わせ、変更し、又は省略することができる。さらに、用語及び表現は、限定の用語ではなく説明の用語として用いたものであることに留意されたい。それらの用語又は表現を用いて図示し説明した特徴又はその部分のいずれかの等価物を排除する意図は全くない。さらに、本発明は、本明細書で説明した、さもなければ本開示を考慮して理解される、及び／又はその幾つかの実施形態において実現することができる、１つ又はそれ以上の利点を必ずしももたらさずに実施される場合がある。従って、本発明は開示された実施形態に限定されるものではなく、添付の特許請求の範囲によって定められるべきであることが意図されている。
【符号の説明】
【００５６】
１０、２０、３０、４０、５０、６０、７０：超伝導ＲＦコイルアレイ
１２、２２、３２、４２、５２、６２、７２：熱伝導性基板（プレート）
１４、１４ａ、１４ｂ、１４ｃ、１４ｄ、１４ｅ、２４、２４ａ、２４ｂ、２４ｃ、２４ｄ、２４ｅ、３４ａ１、３４ｂ１、３４ｃ１、３４ｄ１、３４ｅ１、３４ａ２、３４ｂ２、３４ｃ２、３４ｄ２、３４ｅ２、４４ａ、４４ｂ、４４ｃ：コイル素子
１５、２５：基板
１６、１６ａ、１６ｂ、３６：スタンドオフ
１７、２７、３７、４７、５７、６７、７７、７７ａ１、７７ｂ１、７７ａ２、７７ｂ２、８７：薄膜超伝導コイル（薄膜線、ＨＴＳテープ）
４３、５３、６３、７３：支持リング
４９、５９、６９、７９：電気回路
７１：電気絶縁体
８３：熱伝導性支持体
【図１Ａ】
0005893560.tif 000002
【図１Ｂ】
0005893560.tif 000003
【図２Ａ】
0005893560.tif 000004
【図２Ｂ】
0005893560.tif 000005
【図３Ａ】
0005893560.tif 000006
【図３Ｂ】
0005893560.tif 000007
【図３Ｃ】
0005893560.tif 000008
【図４Ａ】
0005893560.tif 000009
【図４Ｂ】
0005893560.tif 000010
【図５Ａ】
0005893560.tif 000011
【図５Ｂ】
0005893560.tif 000012
【図６Ａ】
0005893560.tif 000013
【図６Ｂ】
0005893560.tif 000014
【図７Ａ】
0005893560.tif 000015
【図７Ｂ】
0005893560.tif 000016
【図７Ｃ】
0005893560.tif 000017
【図７Ｄ】
0005893560.tif 000018
【図８Ａ】
0005893560.tif 000019
【図８Ｂ】
0005893560.tif 000020
【図９Ａ】
0005893560.tif 000021
【図９Ｂ】
0005893560.tif 000022