(57)【要約】      （修正有）【課題】簡素且つ廉価なセットアップを用いて、より広い帯域幅において低レベルの損失で送信／受信のスイッチングを可能にする、インターフェース回路並びに高周波システム及び磁気共鳴装置を提供する。【解決手段】高周波インターフェース回路が、入力ＴＸをコネクタＰＲに繋ぐ送信経路ＳＰと、コネクタＰＲを出力ＲＸに繋ぐ受信経路ＥＰであって、受信経路ＥＰが、コネクタＰＲに接続された第１の回路Ｋ１を備え、第１の回路Ｋ１が、送信モードにおいて導電性であり、受信モードにおいて電気絶縁性である、第１のスイッチング素子Ｓ１を少なくとも有し、送信モードにおいて、第１の回路Ｋ１が、直列に接続された２つの並列共振回路を形成する。高周波インターフェース回路は、受信モードにおいて、第１の回路Ｋ１が、並列に接続された２つの直列共振回路を備える。【選択図】図３
2018047228.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
送信モードにおいて、前記高周波インターフェース回路（６、６’）の入力（ＴＸ）を介して、ＨＦ発生器（５）が送信した信号をＨＦセットアップ（４）用のコネクタ（ＰＲ）に方向付ける高周波インターフェース回路（６、６’）であって、受信モードにおいて、前記高周波インターフェース回路（６、６’）の出力（ＲＸ）を介して、前記ＨＦセットアップ（４）の前記コネクタ（ＰＲ）からの受信信号を受信システム（７）に方向付ける高周波インターフェース回路（６、６’）であって、前記インターフェース回路（６、６’）は、
前記高周波インターフェース回路（６、６’）の前記入力（ＴＸ）を前記コネクタ（ＰＲ）に繋ぐ送信経路（ＳＰ）と、
前記コネクタ（ＰＲ）を前記高周波インターフェース回路（６、６’）の前記出力（ＲＸ）に繋ぐ受信経路（ＥＰ）であって、第１の回路（Ｋ１）を有する前記受信経路（ＥＰ）を備え、
前記第１の回路（Ｋ１）は、送信モードにおいて導電性であり、受信モードにおいて電気絶縁性である、第１のスイッチング素子（Ｓ１）を少なくとも有し、
送信モードにおいて、前記第１の回路（Ｋ１）は、前記高周波インターフェース回路（６、６’）の前記出力（ＲＸ）を前記コネクタ（ＰＲ）から絶縁する、直列に接続された２つの並列共振回路を形成し、
受信モードにおいて、前記第１の回路（Ｋ１）は、並列に接続された２つの直列共振回路を備えることを特徴とする高周波インターフェース回路（６、６’）。
【請求項２】
前記第１の回路（Ｋ１）は、第１の誘導性素子（Ｌ１）と、第２の誘導性素子（Ｌ２）と、第１の容量性素子（Ｃ１）と、第２の容量性素子（Ｃ２）と、を備え、
送信の場合では、前記第２の容量性素子（Ｃ２）が前記第１の誘導性素子（Ｌ１）と共に、前記第１の容量性素子（Ｃ１）が前記第２の誘導性素子（Ｌ２）と共に、それぞれが前記第１の回路（Ｋ１）の前記２つの並列共振回路のうちの１つを形成し、
前記第１のスイッチング素子（Ｓ１）は、前記第１の並列共振回路及び前記第２の並列共振回路の両方の一部分であり、
受信の場合では、前記第２の容量性素子（Ｃ２）が前記第２の誘導性素子（Ｌ２）と共に、前記第１の容量性素子（Ｃ１）が前記第１の誘導性素子（Ｌ１）と共に、それぞれが前記第１の回路（Ｋ１）の前記２つの直列共振回路のうちの１つを形成する、請求項１に記載の高周波インターフェース回路（６、６’）。
【請求項３】
前記受信経路（ＥＰ）は、送信モードにおいて導電性であって受信モードにおいて電気絶縁性である第２の接地用スイッチング素子（Ｓ２）を備える、請求項１又は２に記載の高周波インターフェース回路（６、６’）。
【請求項４】
前記受信経路（ＥＰ）における前記第２のスイッチング素子（Ｓ２）は、高周波インターフェース回路（６、６’）の前記出力（ＲＸ）の直前に配置される、請求項３に記載の高周波インターフェース回路（６、６’）。
【請求項５】
前記受信経路（ＥＰ）は、前記第１の回路（Ｋ１）に直列に接続された第２の回路（Ｋ２）を備え、前記第２のスイッチング素子（Ｓ２）は、前記第２の回路（Ｋ２）の一部分であり、前記第２の回路（Ｋ２）は、受信モードにおいてローパスフィルタを形成し、送信モードにおいて第３の並列共振回路を形成する、請求項３又は４に記載の高周波インターフェース回路（６’）。
【請求項６】
前記第２の回路（Ｋ２）は、第３の誘導性素子（Ｌ３）と第３の容量性素子（Ｃ３）とを備え、前記第３の誘導性素子（Ｌ３）と前記第３の容量性素子（Ｃ３）とは共に、送信モードにおいて前記第３の並列共振回路の一部分を形成し、受信モードにおいて前記ローパスフィルタの一部分を形成する、請求項５に記載の高周波インターフェース回路（６’）。
【請求項７】
前記第２の回路（Ｋ２）は、第４の容量性素子（Ｃ４）と、送信モードにおいて導電性であって受信モードにおいて電気絶縁性である第３の接地用スイッチング素子（Ｓ３）と、を追加的に備え、送信モードにおいて、前記第４の容量性素子（Ｃ４）は、前記第３の並列共振回路の一部分である、請求項５又は６に記載の高周波インターフェース回路（６’）。
【請求項８】
前記第２の回路（Ｋ２）は、前記第２のスイッチング素子（Ｓ２）に対して並列に配置されており受信モードにおいてローパスフィルタの一部分である第５の容量性素子（Ｃ５）を追加的に含む、請求項５乃至７のいずれか１項に記載の高周波インターフェース回路（６’）。
【請求項９】
前記第３の誘導性素子（Ｌ３）のインダクタンスは、前記第１の誘導性素子（Ｌ１）又は前記第２の誘導性素子（Ｌ２）のインダクタンスの半分である、請求項６乃至８のいずれか１項に記載の高周波インターフェース回路（６’）。
【請求項１０】
前記送信経路（ＳＰ）は、送信モードにおいて導電性であって受信モードにおいて電気絶縁性である第４のスイッチング素子（Ｓ４）を有する入力アイソレータ回路を備える、請求項１乃至９のいずれか１項に記載の高周波インターフェース回路（６、６’）。
【請求項１１】
前記入力アイソレータ回路は、送信モードにおいてＨＦフィルタである、請求項１０に記載の高周波インターフェース回路（６、６’）。
【請求項１２】
ＨＦ信号を生成するＨＦ発生器（５）と、ＨＦ信号を送信及び検出するＨＦセットアップ（４）と、検出したＨＦ信号を処理する受信システム（７）と、請求項１乃至１１のいずれか１項に記載の高周波インターフェース回路（６、６’）と、を有し、前記ＨＦ発生器は前記高周波インターフェース回路（６、６’）の前記入力（ＴＸ）に接続され、前記受信システム（７）は前記出力（ＲＸ）に接続され、前記ＨＦセットアップは前記高周波インターフェース回路（６、６’）の前記コネクタ（ＰＲ）に接続される、高周波システム。
【請求項１３】
磁気共鳴を起こしてＭＲ信号を受信するＨＦセットアップ（４）を有し、且つ請求項１乃至１１のいずれか１項に記載の高周波インターフェース回路（６、６’）を有する、磁気共鳴装置（１）。
【請求項１４】
前記ＨＦセットアップ（４）はＭＲプローブであることを特徴とする請求項１３に記載の磁気共鳴装置（１）。
【請求項１５】
磁気共鳴装置（１）、特に、多重共鳴ＭＲ測定のための磁気共鳴装置（１）における請求項１乃至１１のいずれか１項に記載の高周波インターフェース回路（６、６’）の使用方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、高周波インターフェース回路に関し、送信モードにおいて、高周波インターフェース回路の入力を介して、ＨＦ発生器が送信した信号をＨＦセットアップ用のコネクタに方向付け、受信モードにおいて、高周波回路の出力を介して、ＨＦセットアップのコネクタからの受信信号を受信システムに方向付ける、高周波インターフェース回路において、インターフェース回路が、高周波インターフェース回路の入力をＨＦセットアップを接続するためのコネクタに繋ぐ送信経路と、ＨＦセットアップを接続するためのコネクタを高周波インターフェース回路の出力に繋ぐ受信経路であって、第１の回路を有する受信経路を備え、第１の回路が、送信モードにおいて導電性であり、受信モードにおいて電気絶縁性である、第１のスイッチング素子を少なくとも有し、送信モードにおいて、第１の回路が、高周波インターフェース回路の出力をコネクタから絶縁する、直列に接続された２つの並列共振回路を形成してＨＦセットアップを接続する、高周波インターフェース回路に関する。
【背景技術】
【０００２】
このようなインターフェース回路が、特許文献１から知られている。
【０００３】
磁気共鳴方法では、ＨＦ発生器で生成した信号を試験試料に照射する。そして、その試料から放出される高周波ＭＲ信号を検出する。いずれの作用においても、送受信アンテナ（プローブ、共鳴装置）が使用される。送信信号は、高周波インターフェース回路を介して、ＨＦ発生器から送受信アンテナに方向付けられ、送受信アンテナからの受信信号は、受信セットアップに方向付けられる。受信ＭＲ信号と比較して、送信される送信信号の出力が極めて大きいことから、例えば特許文献１で説明されているように、受信システムに損傷を与えないために、送信信号を強力に抑制する２つのトラップ回路をインターフェース回路の受信経路に設けることが知られている。送信信号の周波数は、励起しようとする原子核の種類によって決まる。
【０００４】
しかしながら、特許文献１から知られるインターフェース回路の場合、一方で、数多くの構成部品が必要になり、他方で、受信経路におけるフィルタ回路を通して狭い周波数範囲だけしか伝送できないことが問題となっている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】米国特許第６１９８２８８号明細書
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
本発明の目的は、簡素且つ廉価なセットアップを用いて、より広い帯域幅において低レベルの損失で送信／受信のスイッチングを可能にする、インターフェース回路並びに高周波システム及び磁気共鳴装置を提供することである。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
このため、本発明は、受信モードにおいて、第１の回路が、並列に接続された２つの直列共振回路を備えることを提供する。
【０００８】
受信モードでは、第１のスイッチング素子が非導通状態（開いている）であり、並列に接続された直列共振回路によって、幅広い周波数範囲で低インピーダンスとなる。これにより、広帯域且つ低損失の受信が達成される。送信モードでは、第１のスイッチング素子が導通状態（閉じている）であり、並列共振回路と直列に接続されたＨＦ受信システムの送信出力（ＨＦ発生器が生成したＨＦ信号の出力）に対して高インピーダンスが使用可能となる。これにより、ＨＦ発生器の出力が、送信中にほとんど損失されずにＨＦセットアップに到達すること、並びに、受信システムが、送信出力に起因する破壊から保護されることが確実になる。
【０００９】
本発明の場合では、このように、受信モードにおいて、互いに並列に置かれる２つの信号経路が提供される。これにより、最高周波数と最低周波数との周波数比が５倍を超える帯域幅が達成できる。
【００１０】
好ましくは、第１の回路は、第１の誘導性素子と、第２の誘導性素子と、第１の容量性素子と、第２の容量性素子と、を備え、送信の場合では、第２の容量性素子が第１の誘導性素子と共に、第１の容量性素子が第２の誘導性素子と共に、それぞれが第１の回路の２つの並列共振回路のうちの１つを形成し、第１のスイッチング素子が、第１の並列共振回路及び第２の並列共振回路の両方の一部分である。受信の場合では、第２の容量性素子が第２の誘導性素子と共に、第１の容量性素子が第１の誘導性素子と共に、それぞれが第１の回路の２つの直列共振回路のうちの１つを形成する。
【００１１】
本発明に係る高周波インターフェース回路の特に好ましい実施形態の場合では、受信経路は、送信モードにおいて導電性であって受信モードにおいて電気絶縁性である第２の接地用回路素子を備える。
【００１２】
受信経路における第２のスイッチング素子は、追加的な受信機保護の役割を果たすことができ、したがって、好ましくは、高周波インターフェース回路の出力の直前に配置される。次いで、第２のスイッチング素子は、受信経路に沿って様々な回路を通過したであろう送信出力を、後段の受信回路にとって安全なレベルに制限する。
【００１３】
本発明の特に好ましい実施形態の場合では、受信経路は、第１の回路に直列に接続された第２の回路を備え、第２のスイッチング素子が、第２の回路の一部分であり、第２の回路が、受信モードにおいてローパスフィルタを形成し、送信モードにおいて第３の並列共振回路を形成する。第２の回路は、第１の回路の後段、すなわち、第１の回路と高周波インターフェース回路の出力との間に配置される。
【００１４】
第２の回路における並列共振回路（第３の並列共振回路）は、第１の回路と第２の回路とを相互に接続することによって送信出力のためのインピーダンスをさらに高めるように、インダクタンス及びキャパシタンスの電気的レベルによって特定される周波数範囲において、送信出力に対して高いインピーダンスを呈する。これには、幅広い範囲の送信周波数（ＨＦ発生器が生成したＨＦ信号の周波数）において、送信出力を、低損失で、受信システムから効果的に隔離するという効果がある。
【００１５】
好ましくは、第２の回路は、第３の誘導性素子と第３の容量性素子とを備え、第３の誘導性素子と第３の容量性素子とは共に、送信モードにおいて第３の並列共振回路の一部分を形成し、受信モードにおいてローパスフィルタの一部分を形成する。これにより、インターフェース回路の帯域幅が増える。第２のスイッチング素子と第３の誘導性素子との間の導通接続は、インターフェース回路の最大電源周波数の波長の１０分の１の線長を超えるべきではない。
【００１６】
本発明に係る高周波インターフェース回路の特別な実施形態の場合では、第２の回路は、第４の容量性素子と、送信モードにおいて導電性であって受信モードにおいて電気絶縁性である第３の接地用回路素子と、を追加的に備え、送信モードにおいて、第４の容量性素子が、第３の並列共振回路の一部分である。この第４の容量性素子によって、本発明に係る高周波インターフェース回路の帯域幅が増える。
【００１７】
帯域幅を増やすことに関して、第２の回路が、受信モードにおいてローパスフィルタの一部分である第５の容量性素子を追加的に備えるとさらに有益である。送信モードにおいて、第３の回路素子が接地用接続を確立することによって、第５の容量性素子は作用しない状態にされる。
【００１８】
受信モードにおける極めて良好な帯域幅及び送信モードにおける出力の極めて良好な抑制は、第３の誘導性素子のインダクタンスが第１の誘導性素子又は第２の誘導性素子のインダクタンスの半分である場合に生じる。好ましくは、第１の誘導性素子と第２の誘導性素子とは同じインダクタンスを有する。誘導性素子はまた、複数のコイル素子を備える。より好ましくは、同一の誘導性素子を並列に接続することによってインダクタンスが半分になることを利用し、その結果、先に言及した構成（第３の誘導性素子のインダクタンスが第１の誘導性素子又は第２の誘導性素子のインダクタンスの半分）を達成するのに、単一のコイルの仕様だけで功を奏し得る。これにより、インターフェース回路のセットアップに要する様々な構成部品の数が減る。
【００１９】
送信経路は、好ましくは、送信モードにおいて導電性であって受信モードにおいて電気絶縁性である第４の回路素子を有する入力アイソレータ回路を含む。
【００２０】
好ましくは、入力アイソレータ回路は、送信モードではＨＦフィルタである。したがって、受信モードでは、スイッチング素子は導通状態ではなく、入力アイソレータ回路は、雑音信号に対して高いインピーダンスを選択的にもたらす。それによって、受信モードでは、送信経路は受信経路から分離される。受信信号は、ほとんど損失がない状態で受信システムに到達する。送信モードでは、スイッチング素子は導通状態にあって、入力アイソレータ回路はＨＦフィルタとして作用し、最大でＨＦフィルタのカットオフ周波数までの全ての周波数の大部分が、いかなる損失もなく伝達される。
【００２１】
ＨＦフィルタは、好ましくは、別の（第４の）誘導性素子を備え、そのインダクタンスが、受信経路における第１の誘導性素子又は第２の誘導性素子のインダクタンスの半分であり得る。さらにまた、第４の誘導性素子（送信経路）は、第３の誘導性素子（受信経路）と同じ誘導性レベルを有し得る。
【００２２】
本発明に係るインターフェース回路の特別な実施形態の場合では、先に言及した誘導性素子の全てが、同じコイル素子（すなわち、同じインダクタンスを有するコイル素子）を用いて作られ、第３の誘導性素子及び第４の誘導性素子については、２つのインダクタンス素子がそれぞれ並列に接続され、それによって、インダクタンスのレベルが半分に削減される。これにより、様々な構成部品の数、ひいてはコスト要因を減らすことができ、性能における極めてわずかな損失を受容するだけでよい。
【００２３】
本発明に係るインターフェース回路は、好ましくは、磁気共鳴装置使用されるが、高エネルギー多周波信号がアンテナを介して交互に送受信される（例えば、モバイル通信）、他の技術分野においてもまた使用できる。
【００２４】
本発明はまた、ＨＦ信号を生成するＨＦ発生器と、ＨＦ信号を送信及び検出するＨＦセットアップと、検出したＨＦ信号を処理する受信システムと、上述の高周波インターフェース回路と、を有し、ＨＦ発生器が、高周波インターフェース回路の入力に接続され、受信システムが、出力に接続され、ＨＦセットアップが、それに設けられた高周波インターフェース回路のコネクタに接続される、高周波システムを含む。
【００２５】
本発明はまた、磁気共鳴を起こしてＭＲ信号を受信するＨＦセットアップを有し、且つ上述の高周波インターフェース回路を有する、磁気共鳴装置を含む。
【００２６】
好ましくは、ＨＦセットアップには、ＭＲプローブが備わる。
【００２７】
さらにまた、本発明は、磁気共鳴装置、特に、多重共鳴ＭＲ測定のための磁気共鳴装置における上述の高周波インターフェース回路の使用方法を含む。これにより、全く同一の送受信回路を用いた様々な共鳴周波数の原子核の励起と、多重核増強磁気共鳴記録の実行とが可能になる。
【００２８】
本発明のさらなる利点については、発明を実施するための形態及び図面にて述べる。同様に、本発明によれば、上述の特徴及びこれから詳述する特徴はまた、それぞれの場合において、個別に使用してもよいし、任意の組み合わせで組み合わせて使用してもよい。図示及び説明される実施形態は、網羅的列挙と理解されるべきではなく、本発明を説明するための、どちらかといえば例示的な特徴を有すると理解されるべきである。
【図面の簡単な説明】
【００２９】
【図１】本発明に係る磁気共鳴装置の概略的なレイアウト図である。
【図２】本発明に係る高周波インターフェース回路の簡単な実施形態の回路図である。
【図３】本発明に係る高周波インターフェース回路の特に好ましい実施形態の回路図である。
【図４】送信モードにおける図３の本発明に係る高周波インターフェース回路の等価回路図である。
【図５】受信モードにおける図３の本発明に係る高周波インターフェース回路の等価回路図である。
【図６】特許文献１から知られる高周波インターフェース回路と比較した、図３の本発明に係る高周波インターフェース回路に関する、送信機からＨＦセットアップにおける通過帯域曲線のシミュレーション及び整合曲線を示す図である。これによって、構成部品の数値が選択され、可能な限り最高に使い勝手のよい帯域幅が使用できるようになる。
【図７】特許文献１から知られる高周波インターフェース回路と比較した、図３の本発明に係る高周波インターフェース回路に関する、ＨＦセットアップから受信システムにおける通過帯域曲線のシミュレーション及び整合曲線を示す図である。これによって、構成部品の数値が選択され、可能な限り最高に使い勝手のよい帯域幅が使用できるようになる。
【発明を実施するための形態】
【００３０】
図１は、主磁石２の長手方向ｚに時間的に一定の主磁場を発生するための主磁石２と、傾斜磁場システム３と、ＨＦセットアップ４と、を備える、本発明１に係る磁気共鳴装置のセットアップを示す。ＨＦ信号が、ＨＦ発生器５によって、送信モードのインターフェース回路６、６’を介して、試験空間内に高周波励起パルスを発生するＨＦセットアップ４（ここでは、ＨＦ送受信コイル）に送信される。ＨＦセットアップ４として作用するＨＦ送受信コイルは、例として、ＭＲ本体コイルのための鞍型コイルとして表現されている。受信モードのインターフェース回路６は、ＨＦセットアップが受信したＭＲ信号を受信システム７に方向付け、次いで、ここから、制御装置８に送信される。制御装置８は、ＨＦ発生器５を制御し、且つ傾斜磁場システム３のための傾斜磁場増幅器９を制御するように働く。
【００３１】
本発明に係るインターフェース回路６の基本原理を図２に示す。
【００３２】
インターフェース回路６は、入力ＴＸと、出力ＲＸと、ＨＦセットアップ４に接続するコネクタＰＲと、入力ＴＸをコネクタＰＲに接続する送信経路ＳＰと、コネクタＰＲを出力ＲＸに接続する受信経路ＥＰと、を備える。
【００３３】
このようにして、送信モードでは、（送信される）ＨＦ信号を、インターフェース回路６の送信経路ＳＰを介して、ＨＦ発生器５からＨＦセットアップ４に方向付けることができ、受信システムへと通過するＨＦ信号を遮断できる。したがって、第１の回路Ｋ１は受信経路ＥＰに設けられ、第１のスイッチング素子Ｓ１と、第１及び第２の容量性素子Ｃ１、Ｃ２と、第１及び第２の誘導性素子Ｌ１、Ｌ２と、を備える。第１のスイッチング素子Ｓ１は、誘導性素子Ｌ１、Ｌ２の両方と容量性素子Ｃ１、Ｃ２の両方とに接続されており、スイッチング素子が閉じている場合では、トラップ回路（トラップ回路１：Ｌ１、Ｃ２；トラップ回路２：Ｌ２、Ｃ１）として動作する、直列に接続された２つの並列共振回路が存在している。したがって、第１のスイッチング素子Ｓ１は、第１及び第２の並列共振回路の両方の一部となる。第１のスイッチング素子Ｓ１が開いている場合では、並列に接続された２つの直列共振回路（直列共振回路１：Ｌ１、Ｃ１；直列共振回路２：Ｌ２、Ｃ２）が存在する。
【００３４】
第２の接地用スイッチング素子Ｓ２は、受信経路ＥＰに配置される。第１の回路Ｋ１は、ＨＦセットアップ４のためのコネクタと第２のスイッチング素子Ｓ２との間（すなわち、受信経路内のコネクタ側）に配置される。
【００３５】
さらにまた、本発明に係るインターフェース回路６の送信経路ＳＰは、別のスイッチング素子Ｓ４を備え、これによって、送信経路ＳＰは受信経路ＥＰから分離可能となる。
【００３６】
送信モードにおいて、上述のスイッチング素子Ｓ１、Ｓ２、Ｓ４は、閉じられる。ＨＦ発生器５が生成したＨＦ信号は、このようにして、相互に接続された送信経路ＳＰを介して、ＨＦセットアップ４に到達し得る。受信経路ＥＰの第１の回路Ｋ１における両方のトラップ回路によって、ＨＦ発生器５の送信出力に対して、高レベルのインピーダンスが生じる。加えて、送信モードにおいて、第１の回路Ｋ１の両方のトラップ回路を通過する可能性があった送信出力が、閉じた第２のスイッチング素子Ｓ２によって接地される（受信機の保護）。
【００３７】
送信モードにおいて、上述のスイッチング素子Ｓ１、Ｓ２、Ｓ４は、開かれる。すると、送信経路ＳＰは、受信経路ＥＰから分離される。ＨＦセットアップ４が検出したＨＦ信号（例えば、ＭＲ信号）は、受信システム７に方向付けられる。このことは、受信経路ＥＰの第１の回路Ｋ１に属し、受信モードにおいて並列に接続された直列共振回路の両方と、第２のスイッチング素子Ｓ２によって切断された接地線とによって、広い周波数範囲で可能になる。
【００３８】
図３に、本発明に係るインターフェース回路６’の最適化した実施形態を示す。
【００３９】
ここで、受信経路ＥＰは第２の回路Ｋ２を有し、第２の回路Ｋ２は、第２の接地用スイッチング素子Ｓ２に加えて、第３の接地用スイッチング素子Ｓ３と、第３の誘導性素子Ｌ３と、他の容量性素子（第３、第４及び第５の容量性素子Ｃ３、Ｃ４、Ｃ５）と、を備える。これによって、第３及び第５の容量性素子Ｃ３、Ｃ５が接地されている。第１の回路Ｋ１と第２の回路Ｋ２とは直列に接続され、これによって、第１の回路Ｋ１は、受信経路ＥＰ内のコネクタ側（コネクタＰＲと第２の回路Ｋ２との間）に配置され、第２の回路Ｋ２は、受信経路ＥＰ内の出力側（第１の回路Ｋ１と出力ＲＸとの間）に配置される。
【００４０】
送信経路ＳＰには、別の誘導性素子（第４の誘導性素子Ｌ４）と、追加的な容量性素子Ｃ６、Ｃ７と、がある。これによって、追加的な容量性素子のうちの１つ（ここでは、Ｃ７）が接地される。追加的な容量性素子Ｃ６、Ｃ７及び他の誘導性素子Ｌ４は、ＨＦ発生器５の出力に対する整合を改善するように働く。さらにまた、さらなる誘導性素子Ｌ４は、追加的な容量性素子Ｃ６、Ｃ７と共に、最大でカットオフ周波数までの全ての周波数のＨＦ信号を、損失なく大部分を送信する、ＨＦフィルタを形成する。
【００４１】
送信モード（全てのスイッチング素子Ｓ１、Ｓ２、Ｓ３、Ｓ４が閉じられている）では、第３の誘導性素子Ｌ３が、第３及び第４の容量性素子Ｃ３、Ｃ４と共に、第３のトラップ回路を形成する。送信モードの等価回路を図４に示す。ＨＦ信号は、ＨＦ発生器５から、送信経路ＳＰのさらなる容量性素子Ｃ６及びさらなる誘導性素子Ｌ４を越えて、コネクタＰＲに到達する。コネクタＰＲでは、ＨＦ信号は、一方ではＨＦセットアップ４に到達し、他方では、直列に接続された、受信経路ＥＰの３つのトラップ回路につきあたる。ＰＩＮダイオードをスイッチング素子として使用する場合、ＰＩＮダイオードのスイッチングに要する、ＨＦセットアップを介して流れるスイッチング電流を無効にするために、容量性素子を、コネクタＰＲとＨＦセットアップとの間に設けることができる。
【００４２】
送信モードから受信モードに変えるために、スイッチング素子Ｓ１、Ｓ２、Ｓ３、Ｓ４を非導通状態にする。受信モードの等価回路を図５に示す。第３の誘導性素子Ｌ３は、接地した第３及び第５の容量性素子Ｃ３、Ｃ５の両方と共に、ローパスフィルタを形成する。ここで、受信されるＨＦ信号は、第１の回路Ｋ１の２つの並列接続された直列共振回路と、第２の回路Ｋ２のローパスフィルタと、を介して、ＨＦ受信システム７に到達する。
【００４３】
図３に示すインターフェース回路６’は、ＨＦセットアップ４に接続される、送信モードにおいて直列に接続される３つのアイソレータ回路を備える。受信経路ＥＰに第３のトラップ回路を設けることによって、ＨＦ信号の送信出力を、従来技術の場合よりも効果的に且つ幅広い周波数範囲にわたって、受信システム７から隔離できる。受信モードでは、本発明に係るインターフェース回路６’は、ＨＦセットアップ４を受信システム７に低損失で接続するために、２つの並列接続された直列共振回路によって、ＨＦ信号に関して幅広い周波数範囲で低インピーダンスを提供する。したがって、本発明に係る送受信インターフェース回路６、６’は、インターフェース回路６、６’の受信システム７への出力ＲＸを絶縁しながら、最大でインターフェース回路６、６’のカットオフ周波数までの任意の数の選択周波数の送信信号をＨＦ発生器５からＨＦセットアップ４に方向付けでき、また、ＨＦ発生器５への入力ＴＸを絶縁しながら、最大でインターフェース回路６、６’のカットオフ周波数までの任意の数の周波数の受信信号をＨＦセットアップ４から受信システム７に方向付けできる。
【００４４】
例えば、スイッチング素子Ｓ１、Ｓ２、Ｓ３、Ｓ４は、事前通電の直流電流の効率的な利用のために、直流電流経路に沿って全て直列に接続されたＰＩＮダイオードとして実装されてもよい。この場合では、インターフェース回路６、６’の高周波特性に関して重要ではない、数個の他のコイル又は抵抗器及びコンデンサ（図示せず）のみがあればよく、それによって、回路の比較を単純化できる。しかしながら、代替的なダイオード直流電流制御回路もまた、回路の適切な動作のために使用できる。本発明に係るインターフェース回路を、約５Ｗを超える出力レベル且つ短ＨＦパルスで動作させる場合、スイッチング素子Ｓ１、Ｓ２、Ｓ３、Ｓ４は、逆並列スイッチングダイオードを用いて実装され得る。この場合では、ダイオードがＨＦ出力によって自ら導通状態に切り替わるため、送信モードから受信モードへスイッチングするための他の制御は必要とならない。この方式では、スイッチング時間は、非常に短くなる（数マイクロ秒）。
【００４５】
図６に、本発明に係るインターフェース回路６’と従来技術に係るインターフェース回路とに関する、送信信号の減衰ＤＳ、ＤＳ’及び整合ＡＳ、ＡＳ’の、送信周波数に応じたシミュレーション結果をグラフで示す。ＡＳ、ＤＳと記された曲線（破線及び一点鎖線）は、本発明に係るインターフェース回路６’を指し、ＡＳ’及びＤＳ’と記された曲線（点線）は、従来技術に係るインターフェース回路を指す。ここで、送信モードの場合の本発明に係る回路では、従来技術と比較してかなり幅広い周波数範囲が利用可能であることがわかる。本発明に係る回路と従来技術から知られる回路とのシミュレーションから、本発明に係るセットアップの場合では、この反射損失、すなわち、たいてい５０オームである目標インピーダンスの偏差によって、１５ｄＢの減衰に関して、１０〜２８ＭＨｚ（周波数比２．８）である従来技術と比較して、８〜６３ＭＨｚ（周波数比７．８）の一層幅広い周波数窓が可能になることがわかる。関連するＨＦ構成部品を異なる寸法にすることによって、従来技術に関して、より大きい周波数比の他の周波数範囲を達成できる。
【００４６】
図７に、本発明に係るインターフェース回路６’と従来技術に係るインターフェース回路とに関する、受信信号の減衰ＤＥ、ＤＥ’及び整合ＡＥ、ＡＥ’の送信信号周波数に応じたグラフを示す。ＡＥ、ＤＥと記された曲線（破線及び一点鎖線）は、本発明に係るインターフェース回路６’を指し、ＡＥ’及びＤＥ’と記された曲線（点線）は、従来技術に係るインターフェース回路を指す。ここで、同様に、本発明に係る回路によって、従来技術から知られるインターフェース回路よりも、かなり幅広い周波数スペクトルが可能になることがわかる。特に、ＭＲアプリケーションの場合では、測定が、全く同一の送受信回路を用いて、異なる励起周波数によって、様々な原子核の共鳴周波数において実行され得ることから、幅広い周波数スペクトルを利用可能とすることが有益である。
【００４７】
本発明に係るインターフェース回路６、６’の場合では、ＨＦ構成部品及びスイッチング素子を巧みに接続することによって受信システム７（例えば、プリアンプ）への信号経路が利用可能になり、受信システム７に伝達される送信出力に対して、受信の場合においてより広帯域且つより低損失を達成し、送信の場合では広帯域且つ低損失な遮断を達成する。したがって、本発明に係るインターフェース回路６、６’は、そのセットアップが簡易であるにも関わらず、より幅広い使用可能な周波数範囲を提供する。
【符号の説明】
【００４８】
１  磁気共鳴装置
２  主磁石
３  傾斜磁場システム
４  ＨＦセットアップ
５  ＨＦ発生器
６，６’  インターフェース回路
７  受信システム
８  制御装置
９  傾斜磁場増幅器
ＡＥ、ＡＥ’  受信経路の整合
ＡＳ、ＡＳ’  送信経路の整合
Ｃ１〜Ｃ７  容量性素子
ＤＳ、ＤＳ’  送信信号の減衰
ＤＥ、ＤＥ’  受信信号の減衰
ＥＰ  受信経路
Ｋ１  受信経路の第１の回路
Ｋ２  受信経路の第２の回路
Ｌ１〜Ｌ４  誘導性素子
ＰＲ  ＨＦセットアップのためのコネクタ
ＲＸ  受信システムへのインターフェース回路の出力
Ｓ１〜Ｓ４  スイッチング素子
ＳＰ  送信経路
ＴＸ  インターフェース回路の入力
【図１】
2018047228.tif 000003
【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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【手続補正書】
【提出日】平成29年11月29日(2017.11.29)
【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】
送信モードにおいて、前記高周波インターフェース回路（６、６’）の入力（ＴＸ）を介して、ＨＦ発生器（５）が送信した信号をＨＦセットアップ（４）用のコネクタ（ＰＲ）に方向付ける高周波インターフェース回路（６、６’）であって、受信モードにおいて、前記高周波インターフェース回路（６、６’）の出力（ＲＸ）を介して、前記ＨＦセットアップ（４）の前記コネクタ（ＰＲ）からの受信信号を受信システム（７）に方向付ける高周波インターフェース回路（６、６’）であって、前記インターフェース回路（６、６’）は、
前記高周波インターフェース回路（６、６’）の前記入力（ＴＸ）を前記コネクタ（ＰＲ）に繋ぐ送信経路（ＳＰ）と、
前記コネクタ（ＰＲ）を前記高周波インターフェース回路（６、６’）の前記出力（ＲＸ）に繋ぐ受信経路（ＥＰ）であって、第１の回路（Ｋ１）を有する前記受信経路（ＥＰ）を備え、
前記第１の回路（Ｋ１）は、送信モードにおいて導電性であり、受信モードにおいて電気絶縁性である、第１のスイッチング素子（Ｓ１）を少なくとも有し、
送信モードにおいて、前記第１の回路（Ｋ１）は、前記高周波インターフェース回路（６、６’）の前記出力（ＲＸ）を前記コネクタ（ＰＲ）から絶縁する、直列に接続された２つの並列共振回路を形成する高周波インターフェース回路（６、６’）であって、
受信モードにおいて、前記第１の回路（Ｋ１）は、並列に接続された２つの直列共振回路を備えることを特徴とする高周波インターフェース回路（６、６’）。
【請求項２】
前記第１の回路（Ｋ１）は、第１の誘導性素子（Ｌ１）と、第２の誘導性素子（Ｌ２）と、第１の容量性素子（Ｃ１）と、第２の容量性素子（Ｃ２）と、を備え、
送信の場合では、前記第２の容量性素子（Ｃ２）が前記第１の誘導性素子（Ｌ１）と共に、前記第１の容量性素子（Ｃ１）が前記第２の誘導性素子（Ｌ２）と共に、それぞれが前記第１の回路（Ｋ１）の前記２つの並列共振回路のうちの１つを形成し、
前記第１のスイッチング素子（Ｓ１）は、前記第１の並列共振回路及び前記第２の並列共振回路の両方の一部分であり、
受信の場合では、前記第２の容量性素子（Ｃ２）が前記第２の誘導性素子（Ｌ２）と共に、前記第１の容量性素子（Ｃ１）が前記第１の誘導性素子（Ｌ１）と共に、それぞれが前記第１の回路（Ｋ１）の前記２つの直列共振回路のうちの１つを形成することを特徴とする請求項１に記載の高周波インターフェース回路（６、６’）。
【請求項３】
前記受信経路（ＥＰ）は、送信モードにおいて導電性であって受信モードにおいて電気絶縁性である第２の接地用スイッチング素子（Ｓ２）を備えることを特徴とする請求項１又は２に記載の高周波インターフェース回路（６、６’）。
【請求項４】
前記受信経路（ＥＰ）における前記第２のスイッチング素子（Ｓ２）は、高周波インターフェース回路（６、６’）の前記出力（ＲＸ）の直前に配置されることを特徴とする請求項３に記載の高周波インターフェース回路（６、６’）。
【請求項５】
前記受信経路（ＥＰ）は、前記第１の回路（Ｋ１）に直列に接続された第２の回路（Ｋ２）を備え、前記第２のスイッチング素子（Ｓ２）は、前記第２の回路（Ｋ２）の一部分であり、前記第２の回路（Ｋ２）は、受信モードにおいてローパスフィルタを形成し、送信モードにおいて第３の並列共振回路を形成することを特徴とする請求項３又は４に記載の高周波インターフェース回路（６’）。
【請求項６】
前記第２の回路（Ｋ２）は、第３の誘導性素子（Ｌ３）と第３の容量性素子（Ｃ３）とを備え、前記第３の誘導性素子（Ｌ３）と前記第３の容量性素子（Ｃ３）とは共に、送信モードにおいて前記第３の並列共振回路の一部分を形成し、受信モードにおいて前記ローパスフィルタの一部分を形成することを特徴とする請求項５に記載の高周波インターフェース回路（６’）。
【請求項７】
前記第２の回路（Ｋ２）は、第４の容量性素子（Ｃ４）と、送信モードにおいて導電性であって受信モードにおいて電気絶縁性である第３の接地用スイッチング素子（Ｓ３）と、を追加的に備え、送信モードにおいて、前記第４の容量性素子（Ｃ４）は、前記第３の並列共振回路の一部分であることを特徴とする請求項５又は６に記載の高周波インターフェース回路（６’）。
【請求項８】
前記第２の回路（Ｋ２）は、前記第２のスイッチング素子（Ｓ２）に対して並列に配置されており受信モードにおいてローパスフィルタの一部分である第５の容量性素子（Ｃ５）を追加的に含むことを特徴とする請求項５乃至７のいずれか１項に記載の高周波インターフェース回路（６’）。
【請求項９】
前記第３の誘導性素子（Ｌ３）のインダクタンスは、前記第１の誘導性素子（Ｌ１）又は前記第２の誘導性素子（Ｌ２）のインダクタンスの半分であることを特徴とする請求項６乃至８のいずれか１項に記載の高周波インターフェース回路（６’）。
【請求項１０】
前記送信経路（ＳＰ）は、送信モードにおいて導電性であって受信モードにおいて電気絶縁性である第４のスイッチング素子（Ｓ４）を有する入力アイソレータ回路を備えることを特徴とする請求項１乃至９のいずれか１項に記載の高周波インターフェース回路（６、６’）。
【請求項１１】
前記入力アイソレータ回路は、送信モードにおいてＨＦフィルタであることを特徴とする請求項１０に記載の高周波インターフェース回路（６、６’）。
【請求項１２】
ＨＦ信号を生成するＨＦ発生器（５）と、ＨＦ信号を送信及び検出するＨＦセットアップ（４）と、検出したＨＦ信号を処理する受信システム（７）と、請求項１乃至１１のいずれか１項に記載の高周波インターフェース回路（６、６’）と、を有し、前記ＨＦ発生器は前記高周波インターフェース回路（６、６’）の前記入力（ＴＸ）に接続され、前記受信システム（７）は前記出力（ＲＸ）に接続され、前記ＨＦセットアップは前記高周波インターフェース回路（６、６’）の前記コネクタ（ＰＲ）に接続される、高周波システム。
【請求項１３】
磁気共鳴を起こしてＭＲ信号を受信するＨＦセットアップ（４）を有し、且つ請求項１乃至１１のいずれか１項に記載の高周波インターフェース回路（６、６’）を有する、磁気共鳴装置（１）。
【請求項１４】
前記ＨＦセットアップ（４）はＭＲプローブであることを特徴とする請求項１３に記載の磁気共鳴装置（１）。
【請求項１５】
磁気共鳴装置（１）における請求項１乃至１１のいずれか１項に記載の高周波インターフェース回路（６、６’）の使用方法。
【外国語明細書】
2018047228000001.pdf
2018047228000002.pdf
2018047228000003.pdf
2018047228000004.pdf