(57)【要約】【課題】  ＲＦコイルの検出効率を上げＳＮＲの高い画像を取得する。【解決手段】  ＭＲＩ装置に用いられる高周波アレイコイルであって、それぞれが導体ループを備え磁気共鳴信号を受信するように調整された複数のＲＦ受信コイルを有するコイルユニットを複数備え、複数の前記コイルユニットの各ＲＦ受信コイルの各導体ループの一部とそれらを連結する導体とを含む延長導体と、前記延長導体の受信周波数を調整する延長導体制御回路と、をさらに備える。延長導体は、被写体に配置したときに螺旋状に巻かれた状態で配置され、検出する磁場の方向が、コイルユニットを構成するＲＦ受信コイルが検出する磁場の方向と交差している。【選択図】図９
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
それぞれが導体ループを備え磁気共鳴信号を受信するように調整された複数のＲＦ受信コイルを有するコイルユニットを複数備え、複数の前記コイルユニットの各ＲＦ受信コイルの各導体ループの一部とそれらを連結する導体とを含む延長導体と、前記延長導体の受信周波数を調整する延長導体制御回路と、をさらに備えることを特徴とする高周波アレイコイル。
【請求項２】
請求項１に記載の高周波アレイコイルであって、
前記延長導体が検出する主な磁場の方向は、前記複数のＲＦ受信コイルが検出する主な磁場の方向とそれぞれ交差していることを特徴とする高周波アレイコイル。
【請求項３】
請求項１に記載の高周波アレイコイルであって、
前記延長導体は、螺旋状に巻かれていることを特徴とする高周波アレイコイル。
【請求項４】
請求項１に記載の高周波アレイコイルであって、
前記複数のコイルユニットは、前記延長導体の端部において、それぞれの複数のＲＦ受信コイルの一部が、前記導体ループのループ面が平行となるように重なっていることを特徴とする高周波アレイコイル。
【請求項５】
請求項１に記載の高周波アレイコイルであって、
前記複数のＲＦ受信コイルは、前記延長導体を挟んで交互に配置されていることを特徴とする高周波アレイコイル。
【請求項６】
請求項１に記載の高周波アレイコイルであって、
前記複数のコイルユニットは、第一のコイルユニットと第二のコイルユニットを含み、
前記延長導体制御回路は、前記第一のコイルユニットと前記第二のコイルユニットとの間に配置されていることを特徴とする高周波アレイコイル。
【請求項７】
請求項６に記載の高周波アレイコイルであって、
前記延長導体制御回路は、前記第一のコイルユニット側の前記延長導体に接続された端部が、前記第二のコイルユニットを構成する複数のＲＦ受信コイルのうち前記延長導体制御回路に隣接するＲＦ受信コイルの導体ループにも接続され、前記第二のコイルユニット側の前記延長導体に接続された端部が、前記第一のコイルユニットを構成する複数のＲＦ受信コイルのうち前記延長導体制御回路に隣接するＲＦ受信コイルの導体ループにも接続されていることを特徴とする高周波アレイコイル。
【請求項８】
請求項６に記載の高周波アレイコイルであって、
前記第一のコイルユニットと前記第二のコイルユニットとの間に、１ないし複数のＲＦ受信コイルを有する第三のコイルユニットが連結されていることを特徴とする高周波アレイコイル。
【請求項９】
請求項８に記載の高周波アレイコイルであって、
前記第三のコイルユニットは、前記第一のコイルユニットのＲＦ受信コイルとの間及び前記第二のコイルユニットのＲＦ受信コイルとの間で磁気結合を防止されて、前記延長導体制御回路と並列に配置されていることを特徴とする高周波アレイコイル。
【請求項１０】
請求項８に記載の高周波アレイコイルであって、
前記第三のコイルユニットは、導体ループ中に前記延長導体制御回路を含むＲＦ受信コイルを含むことを特徴とする高周波アレイコイル。
【請求項１１】
請求項１に記載の高周波アレイコイルであって、
前記延長導体制御回路は、キャパシタ又はインダクタを含むことを特徴とする高周波アレイコイル。
【請求項１２】
請求項１に記載の高周波アレイコイルであって、
前記ＲＦ受信コイルの導体ループは、それぞれ、前記ＲＦ受信コイルの受信周波数を調整する回路素子を有し、当該回路素子の一部は前記延長導体制御回路を兼ねることを特徴とする高周波アレイコイル。
【請求項１３】
請求項１に記載の高周波アレイコイルであって、
前記延長導体は、前記延長導体制御回路により、受信周波数が磁気共鳴信号の周波数の±１５％以内に調整されていることを特徴とする高周波アレイコイル。
【請求項１４】
請求項１に記載の高周波アレイコイルであって、
前記コイルユニットは、前記複数のＲＦ受信コイルのうち１ないし複数のＲＦ受信コイルが、その導体ループの一部が前記延長導体を構成するＲＦ受信コイルであり、当該１ないし複数のＲＦ受信コイル以外のＲＦ受信コイルと磁気結合防止手段を介して連結されていることを特徴とする高周波アレイコイル。
【請求項１５】
請求項１に記載の高周波アレイコイルであって、
前記延長導体制御回路を通り、前記延長導体に平行なループコイルを更に備えることを特徴とする高周波アレイコイル。
【請求項１６】
垂直方向に静磁場を発生する静磁場発生磁石と、前記静磁場に磁場勾配を与える傾斜磁場発生コイルと、前記静磁場発生磁石が発生する静磁場の空間において高周波磁場を発生し或いは高周波磁場を検出する高周波コイルとを備えた磁気共鳴撮像装置であって、
前記高周波コイルが請求項１乃至１５のいずれか一項に記載の高周波アレイコイルであ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）装置に関り、特に高周波磁場（ＲＦ磁場）を照射して核磁気共鳴信号を検出するＲＦコイルに関する。
【背景技術】
【０００２】
ＭＲＩ装置は、核磁気共鳴現象を用いて被写体を横切る任意の断面を画像化する装置である。具体的には、ＭＲＩ装置は、空間的に均一な磁場（静磁場）中に置かれた被写体に対しＲＦ磁場を照射して核磁気共鳴を起こし、発生する核磁気共鳴信号を検出し、検出した信号に画像処理を施すことで断面画像を取得する。
【０００３】
被写体にＲＦ磁場を照射したり、被写体から発生する核磁気共鳴信号を検出したりする装置をＲＦ（Ｒａｄｉｏ  Ｆｒｅｑｕｅｎｃｙ）コイルと呼ぶ。ＲＦコイルは、ＲＦ磁場の照射及び検出を行うループ部（コイルループ）を有する。このコイルループを小さくすればするほど感度領域は狭くなるが、感度が高くなる。一方、コイルループを大きくすれば感度領域を広げることができる。このように、ＲＦコイルでは、感度の高さと、感度領域の広さとは、トレードオフの関係にある。高感度と広い感度領域を両立させるものとして、感度の高い小径ループのＲＦコイルをアレイ状に複数配置した多チャンネルアレイコイルがある。多チャンネルアレイコイルは高感度と広い感度領域を有するため、高いＳＮＲ（Ｓｉｇｎａｌ  ｔｏ  Ｎｏｉｓｅ  Ｒａｔｉｏ）の画像を取得できる。
【０００４】
ところで、核磁気共鳴信号は、磁石が作る静磁場と垂直な方向に生じる回転磁場の信号であるため、ＲＦコイルは静磁場と垂直な方向の磁場を照射、検出できる向きに配置することが好ましい。一般的にループコイル（表面コイル）はコイルの面にたいした垂直な方向の磁場を照射検出できるため、コイル面と静磁場の軸は平行関係となるときが最も信号検出効率が高くなる。
【０００５】
しかし、開放感を高めるために、静磁場を発生する磁石を上下に分離した垂直磁場方式のＭＲＩ装置では、被写体を被うように小径ＲＦコイルを配置した場合、コイル面が静磁場方向と平行な関係とならない位置がトンネル型の水平磁場方式より多く生じるため、信号検出効率が悪いという問題があった。
【０００６】
これに対し、特許文献１では、被写体を一周被う比較的大きなループ（以下、ソレノイドコイルと呼ぶ）を用いたＲＦコイルと、さらに複数の小径ＲＦコイルを用意し、それらが作る磁場が直交するように配置し、被写体表面で高い感度と、被写体深部でも高い感度が実現できる技術が開示されている。
【０００７】
また特許文献２では、被写体を一周被う比較的大きなループコイルを複数配置しそれらが作る磁場が直交するように配置し、被写体深部で高い感度と、複数のコイルを配置することによる高速撮像を可能としている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００８】
【特許文献１】特許第２６８０２３５号公報
【特許文献２】特許第４７３３１７７号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００９】
近年、多チャンネルアレイコイルの各サブコイルの空間的な感度の差を用いた高速イメージングが普及している。高速イメージングはチャンネル数が多いほど高速化が可能となる。また高速イメージングの画質は、サブコイルの信号検出効率が良好で感度分布の差が大きいほど向上する。従って、高画質の高速イメージングの実現するためには、コイルの多チャンネル化と、ＲＦコイルを構成する各サブコイルの信号検出効率の向上が課題となる。
【００１０】
しかしながら、特許文献１や特許文献２に開示されるような、ソレノイドコイルを配置し、そのコイルが作る磁場と直交する磁場が作れるＲＦコイルを更に複数配置する方式では、直交する方向には限りがあるため、多チャンネル化が難しく、更に多チャンネル化して高い感度を得ることは難しい。また特許文献１や特許文献２に開示されるような、被写体の体軸方向に垂直に配置されるようなソレノイドコイルを用いたＲＦコイルは、垂直磁場方式のＭＲＩ装置に適用が限定される、等の適用の限界がある。
【００１１】
本発明は、上記実情に鑑みて成されたもので、多チャンネル化が可能なアレイコイルであって、信号検出効率が高く、高感度のアレイコイル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】
【００１２】
上記課題を解決するために、本発明は、複数のＲＦ受信コイルを互いに磁気結合しないように配置した高周波アレイコイルにおいて、ＲＦ受信コイルの配列に沿って、各ＲＦ受信コイルの導体ループの一部を繋げた延長導体を構成し、この延長導体をＲＦ受信コイルとして機能させる延長導体制御回路を設けたものである。
【００１３】
即ち、本発明の一つの態様は、それぞれが導体ループを備え磁気共鳴信号を受信するように調整された複数のＲＦ受信コイルを有するコイルユニットを複数備え、複数の前記コイルユニットの各ＲＦ受信コイルの各導体ループの一部とそれらを連結する導体とを含む延長導体と、前記延長導体の受信周波数を調整する延長導体制御回路と、をさらに備えることを特徴とする高周波アレイコイルを提供する。
【００１４】
本発明の別の態様では、垂直方向に静磁場を発生する静磁場発生磁石と、前記静磁場に磁場勾配を与える傾斜磁場発生コイルと、前記静磁場発生磁石が発生する静磁場の空間において高周波磁場を発生し或いは高周波磁場を検出する高周波コイルとを備え、高周波コイルとして上記高周波アレイコイルを用いた磁気共鳴撮像装置を提供する。
【発明の効果】
【００１５】
本発明によれば、小径のＲＦ受信コイルの配列したアレイコイルにおいて、大きな電流ループを擬似的に構成することで感度の高い画像を取得することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１６】
【図１】本発明の実施形態に係るＭＲＩ装置の外観図であり、それぞれ（ａ）は水平磁場方式のＭＲＩ装置、（ｂ）は、オープン型の垂直磁場方式のＭＲＩ装置の外観図である。
【図２】ＭＲＩ装置の概略構成を示すブロック図である。
【図３】本発明の実施形態に係るＭＲＩ装置における送信ＲＦコイルと受信ＲＦコイルの接続を説明するための説明図である。
【図４】（ａ）は、送信ＲＦコイルとして用いる傘型ＲＦコイルの構成を示す図であり、（ｂ）は、送信ＲＦコイルの送受間磁気結合防止回路の一例を示す図である。
【図５】（ａ）は、受信ＲＦコイルとして用いるアレイコイルの一実施形態を示す図であり、（ｂ）および（ｃ）は、受信ＲＦコイルの送受間磁気結合防止回路の例を示す図である。
【図６】図５（ａ）のアレイコイルの動作と作用を説明するための説明図である。
【図７】図５（ａ）のアレイコイルの配置を示す図で、（ａ）は被検体に対する配置を示し、（ｂ）はアレイコイルのオーバーラップ部分の配置を示す図である。
【図８】（ａ）及び（ｂ）は、図５（ａ）のアレイコイルの動作と作用を説明するための説明図である。
【図９】第一実施形態のアレイコイルを示す図である。
【図１０】第一実施形態のアレイコイルの調整手順の一例を示す図である。
【図１１】（ａ）は、従来のコイルの感度分布であり、（ｂ）は、第一実施形態のアレイコイルの感度分布であり、（ｃ）は従来のコイルおよび第一実施形態の感度プロファイルのグラフである。
【図１２】第一実施形態の変形例に係るアレイコイル４００の構成を示す説明図である。
【図１３】第一実施形態の変形例に係るアレイコイル４００の構成を示す説明図である。
【図１４】（ａ）及び（ｂ）は、それぞれ、第一実施形態の変形例に係るアレイコイル４００の構成を示す説明図である。
【図１５】（ａ）は、第一実施形態の変形例に係るアレイコイル４００の構成を示す説明図、（ｂ）はオーバーラップ部分を示す図、（ｃ）は被検体への配置例を示す図である。
【図１６】（ａ）は、第二実施形態に係るアレイコイルの構成を説明するための回路を示す図、（ｂ）は被検体への配置例を示す図である。
【図１７】第三実施形態に係るアレイコイルの構成を説明するための回路を示す図である。
【図１８】第三実施形態の変形例に係るアレイコイルの構成を示す説明図である。
【図１９】（ａ）は、第三実施形態の変形例に係るアレイコイルの構成を示す説明図、（ｂ）は被検体への配置例を示す図である。
【発明を実施するための形態】
【００１７】
以下、本発明のアレイコイル及びそれを用いたＭＲＩ装置の実施形態を、図面を参照して説明する。以下の各実施形態に係る図面おいて、同一の構成には同一の符号を付し、その繰り返しの説明は省略する。
【００１８】
本実施形態のアレイコイルの実施形態に先立って、本実施形態のアレイコイルが適用されるＭＲＩ装置の実施形態について説明する。
【００１９】
＜＜ＭＲＩ装置の実施形態＞＞
本実施形態を適用可能なＭＲＩ装置の外観を図１に示す。図１（ａ）は、ソレノイドコイルによって静磁場を生成するトンネル型磁石１１０を用いた水平磁場方式のＭＲＩ装置１００である。図１（ｂ）は、開放感を高めるために磁石１１１を上下に分離したオープン型の垂直磁場方式のＭＲＩ装置１０１である。図中、座標系９００において、静磁場の方向をｚ、それと直交する方向をｘ、ｙで示す（以下、同様）。これらのＭＲＩ装置１００、１０１は、検査対象（被写体）１０３を載置するテーブル１０２を備える。被写体１０３はテーブルに載置された状態で、磁石１１０、１１１によって均一な磁場（静磁場）が発生している検査空間に配置される。水平磁場方式では、被写体１０３の体軸方向は静磁場方向と一致し、垂直磁場方式では、体軸方向は静磁場方向と直交する方向となる。
【００２０】
本実施形態のアレイコイルは、特定の磁場方式に限定されることなく適用することが可能であるが、以下、垂直磁場方式のＭＲＩ装置を例に、さらにＭＲＩ装置の詳細を説明する。
【００２１】
ＭＲＩ装置１００は、図２に示すように、垂直磁場方式のマグネット（静磁場磁石）１１０、傾斜磁場コイル１３１、送信ＲＦコイル１５１、受信ＲＦコイル１６１、傾斜磁場電源１３２、シムコイル１２１、シム電源１２２、ＲＦ磁場発生器１５２、受信器１６２、磁気結合防止回路駆動装置１８０、計算機（ＰＣ）１７０、シーケンサ１４０、及び表示装置１７１を備える。なお、検査対象（被写体）１０３はテーブル１０２に載置された状態で静磁場磁石１１０が形成する静磁場空間（撮像空間）に挿入される。
傾斜磁場コイル１３１は、傾斜磁場電源１３２に接続され、傾斜磁場を発生させる。傾斜磁場コイル１３１及び傾斜磁場電源１３２は、傾斜磁場を形成する傾斜磁場形成部を構成する。シムコイル１２１は、シム電源１２２に接続され、磁場の均一度を調整する。送信ＲＦコイル１５１は、ＲＦ磁場発生器１５２に接続され、被写体１０３にＲＦ磁場を照射（送信）する。
【００２２】
受信ＲＦコイル１６１は、受信器１６２に接続され、被写体１０３からの核磁気共鳴信号を受信する。ここで、本実施形態に係る受信ＲＦコイル１６１として、複数のＲＦコイル及び導体ループからなる多チャンネルＲＦコイル（以下、アレイコイルという）を適用している。以下の説明において、アレイコイルを構成するＲＦコイルの数とチャンネル数は一致するとして取り扱う。受信ＲＦコイル１６１としてのアレイコイルの詳細は、後述する。
【００２３】
磁気結合防止回路駆動装置１８０は、送信ＲＦコイル１５１及び受信ＲＦコイル１６１にそれぞれ接続される、送信ＲＦコイル１５１と受信ＲＦコイル１６１との間の磁気結合を防止する回路（磁気結合防止回路）に接続される。
【００２４】
シーケンサ１４０は、傾斜磁場電源１３２、ＲＦ磁場発生器１５２、磁気結合防止回路駆動装置１８０に命令を送り、それぞれ動作させる。命令は、計算機（ＰＣ）１７０からの指示に従って送出される。また、シーケンサ１４０は、計算機（ＰＣ）１７０からの指示に従って、受信器１６２で検波の基準とする磁気共鳴周波数をセットする。例えば、シーケンサ１４０からの命令に従って、ＲＦ磁場が、送信ＲＦコイル１５１を通じて被写体１０３に照射される。ＲＦ磁場を照射することにより被写体１０３から発生する核磁気共鳴信号は、受信ＲＦコイル１６１によって検出され、受信器１６２で検波が行われる。
【００２５】
計算機（ＰＣ）１７０は、ＭＲＩ装置１００全体の動作の制御、各種の信号処理を行う。例えば、受信器１６２で検波された信号をＡ／Ｄ変換回路を介して受信し、画像再構成などの信号処理（画像再構成部の機能）を行う。その結果は、表示装置１７１に表示される。検波された信号や測定条件は、必要に応じて、記憶媒体に保存される。また、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シーケンサ１４０に命令を送出させる。さらに、静磁場均一度を調整する必要があるときは、シーケンサ１４０により、シム電源１２２に命令を送り、シムコイル１２１に磁場均一度を調整させる。
【００２６】
＜送信ＲＦコイル及び受信ＲＦコイルの概要＞
上述したように本実施形態のＭＲＩ装置は、送信ＲＦコイル１５１と受信ＲＦコイル１６１の２種類のＲＦコイルが用いられる。送信ＲＦコイル１５１と受信ＲＦコイル１６１は、一つのＲＦコイルが両方を兼ねることもできるし、それぞれ別個のＲＦコイルを用いることもできる。
【００２７】
以下、送信ＲＦコイル１５１と受信ＲＦコイル１６１とが別個のＲＦコイルであり、送信ＲＦコイル１５１が傘型形状を有するＲＦコイル（平面バードケージＲＦコイル）、受信ＲＦコイル１６１が複数のＲＦコイルからなる多チャネルアレイコイルである場合を例に、ＲＦコイルの詳細を説明する。
【００２８】
まず、送信ＲＦコイル１５１として用いる傘型ＲＦコイル３００及び受信ＲＦコイル１６１として用いるアレイコイル４００の配置と、傘型ＲＦコイル３００、アレイコイル４００、ＲＦ磁場発生器１５２、受信器１６２、及び、磁気結合防止回路駆動装置１８０の接続態様とを、図３を用いて説明する。
【００２９】
図３に示すように、傘型ＲＦコイル３００は、二枚の円板からなり、それぞれの円板は二つの円形導体とそれを結ぶ複数の直線導体からなる傘状（楕円柱や多角形柱を含む）の形状を有し、円板の軸が、磁石１１０の中心軸（Ｚ方向の軸）と同軸となるよう配置される。被写体１０３は、傘型ＲＦコイル３００の内側に配置される。そして、アレイコイル４００は、傘型ＲＦコイル３００内に、被写体１０３を被うように近接して配置される。また、上述のように、傘型ＲＦコイル３００は、ＲＦ磁場発生器１５２に接続される。アレイコイル４００は、受信器１６２に接続される。
【００３０】
さらに、傘型ＲＦコイル３００には、アレイコイル４００との磁気結合を防止する磁気結合防止回路２１０が備えられ、アレイコイル４００には、傘型ＲＦコイル３００との磁気結合を防止する磁気結合防止回路２２０が備えられる。これらを送受間磁気結合防止回路と呼ぶ。送受間磁気結合防止回路により、上述するような配置において、互いに磁気結合することなく、ＲＦ磁場の送信と核磁気共鳴信号の受信とが可能となる。
【００３１】
［送信ＲＦコイル］
次に、本実施形態の送信ＲＦコイル１５１として用いる傘型ＲＦコイル３００について図４を用いて説明する。
【００３２】
本実施形態の傘型ＲＦコイル３００は、励起対象元素の共鳴周波数（磁気共鳴周波数）が共振周波数となるよう調整され、当該磁気共鳴周波数のＲＦ磁場を照射する。本実施形態では、水素原子核の励起が可能な、水素原子核の磁気共鳴周波数ｆ０に調整される。以後、照射するＲＦ磁場の磁気共鳴周波数をｆ０とする。
【００３３】
図４（ａ）は、本実施形態の傘型ＲＦコイル３００の構成を説明するためのブロック図である。本図に示すように、本実施形態の傘型ＲＦコイル３００は、複数の直線導体３０１と、各直線導体３０１の端部を接続する円形導体３０２と、円形体３０２に挿入されるキャパシタ３０３と、を二つ備える。
【００３４】
また、傘型ＲＦコイル３００は、４つの入力ポート３１１、３１２、３１３、３１４を備える。第一の入力ポート３１１と第二の入力ポート３１２と第三の入力ポート３１３と第四の入力ポート３１４とには、それぞれ位相が０度、９０度、１８０度、２７０度と異なった送信信号が入力され、効率よく被写体１０３にＲＦ磁場が加えられるよう構成される。
【００３５】
さらに、本実施形態の傘型ＲＦコイル３００では、受信ＲＦコイル１６１（アレイコイル４００）との間の磁気結合を防止する送受間磁気結合防止回路２１０が、傘型ＲＦコイル３００の直線導体３０１に直列に挿入される。
【００３６】
送受間磁気結合防止回路２１０は、例えば、図４（ｂ）に示すように、直線導体３０１に直列に挿入されたＰＩＮダイオード２１１で構成することができ、その両端に、制御用信号線２１２が接続される。制御用信号線２１２は磁気結合防止回路駆動装置１８０に接続される。制御用信号線２１２には、高周波の混入を避けるためチョークコイル（不図示）が挿入されることが望ましい。
【００３７】
ＰＩＮダイオード２１１は、通常は高抵抗（オフ）を示し、ＰＩＮダイオード２１１の順方向に流れる直流電流の値が一定値以上となると概ね導通状態（オン）となる特性を持つ。本実施形態ではこの特性を利用し、磁気結合防止回路駆動装置１８０から出力される直流電流によりＰＩＮダイオード２１１のオン／オフを制御する。すなわち、高周波信号送信時には、制御用信号線２１２を介して、ＰＩＮダイオード２１１を導通状態とする制御電流を流し、傘型ＲＦコイル３００を送信ＲＦコイル１５１として機能させる。また、核磁気共鳴信号受信時には、制御電流を停止し、傘型ＲＦコイル３００を高インピーダンス化し、開放状態とする。
【００３８】
このように、本実施形態では、磁気結合防止回路駆動装置１８０からの直流電流（制御電流）を制御することにより、高周波信号送信時には傘型ＲＦコイル３００を送信ＲＦコイル１５１として機能させ、核磁気共鳴信号受信時には、開放状態として受信ＲＦコイル１６１であるアレイコイル４００との磁気結合を除去する。
【００３９】
［受信ＲＦコイル］
次に、本実施形態のＭＲＩ装置において受信ＲＦコイル１６１として用いるアレイコイル４００について、図５を用いて説明する。アレイコイル４００は、複数のコイルユニットと、コイルとして機能する線状導体と、線状導体を調整するための制御回路と、を備える。コイルユニットは、それぞれ、１ないし複数のサブコイルからなる。線状導体は、アレイコイル４００を構成する複数のサブコイルの導体の一部をつなげて延長した導体部分（以下、延長導体という）であり、それ自体もＲＦコイルとして機能する。本実施形態のアレイコイル４００は、この延長導体の共振周波数を調整するための調整用回路（延長導体制御回路）が、コイルユニットとコイルユニットとの間に挿入される。また延長導体上の各サブコイルの共振周波数を調整するための回路素子の一部が、延長導体制御回路を兼ねる場合もある。
【００４０】
本実施形態のコイルユニットは、少なくとも一つ以上のサブコイルを並べたコイルユニットであればよいが、図５（ａ）には、一例として、３つのサブコイルからなる第一のコイルユニット４０１と、延長導体制御回路４０３と、３つのサブコイルからなる第二のコイルユニット４０２とが順に接続されたアレイコイルを示している。延長導体は、延長導体制御回路４０３から図中左右に並ぶサブコイルのそれぞれのコイルループの一部をつなげた線状の導体部分である。
【００４１】
ここでは、第一のコイルユニット４０１を構成する３つのサブコイル４１０を、それぞれ、サブコイル４１０Ａ及びサブコイル４１０Ｂ及びサブコイル４１０Ｃと呼び、第二のコイルユニット４０２を構成する３つのサブコイル４１０を、それぞれ、サブコイル４１０Ｄ及びサブコイル４１０Ｅ及びサブコイル４１０Ｆと呼ぶ。ただし、アレイコイル４００を構成する各サブコイル４１０の構成要素について、特にサブコイル４１０毎に区別する必要がない場合は、符号の最後の英文字を省略する（以下、同様とする）。
【００４２】
６つのサブコイル４１０は、それぞれ、略平面上に被写体を被うように配置、構成されたループを有する表面コイルであり、アレイコイル内のサブコイル４１０の間の磁気的な結合は、磁気結合防止手段の一つである、一つのキャパシタ４２５を共有するキャパシタデカップルで防止されている。
【００４３】
サブコイル４１０は、それぞれが、傘型ＲＦコイル３００が励起可能な元素の核磁気共鳴信号の受信が可能となるよう調整され、それぞれが１つのチャンネルとして機能する。サブコイル４１０Ａからサブコイル４１０Ｆが受信した信号は、それぞれ、受信器１６２に送られる。
【００４４】
６つのサブコイル４１０の構成は同様であるので、以下、代表してサブコイル４１０Ａの構成について説明する。サブコイル４１０Ａは、核磁気共鳴信号（ＲＦ磁場）を検出する導体ループからなるループコイル部４２０Ａと、低入力インピーダンスプリアンプ４３０Ａと、ループコイル部４２０Ａと低入力インピーダンスプリアンプ４３０Ａとを接続するインダクタ４４１Ａとを備え、低入力インピーダンスプリアンプ４３０Ａを介して受信器１６２に接続される。
【００４５】
低入力インピーダンスプリアンプ４３０Ａのループコイル部４２０Ａ側の一方の端子は、インダクタ４４１Ａを介してループコイル部４２０Ａの並列キャパシタ４２４Ａの一方の端に接続される。低入力インピーダンスプリアンプ４３０Ａのループコイル部４２０Ａ側のもう一方の端子は、直接ループコイル部４２０Ａの並列キャパシタ４２４Ａの他方の端に接続される。
【００４６】
なお、インダクタ４４１Ａは、それぞれをつなぐ導体のインダクタンスの影響を受けキャパシタに代用されることもある。コイルループ４２０Ａから低入力インピーダンスプリアンプ側を見て、キャパシタ４２４Ａと低入力インピーダンスプリアンプ４３０Ａとインダクタ４４１Ａ若しくは代用されるキャパシタとこれらをつなぐ導体から成る並列共振回路のインピーダンスは、ｆ０において他の周波数のインピーダンスより高くなるように構成される。これにより磁気結合が防止される。具体的には、サブコイル４１０Ａ以外のサブコイルからみて、サブコイル４１０Ａとは磁気結合し難くなる。
【００４７】
ループコイル部４２０Ａのループ部分は、導体４１Ａで形成される。そして、ループコイル部４２０Ａは、そのインダクタ成分に対して直列に挿入されるキャパシタ４２４を備え、このインダクタ成分とキャパシタ４２４Ａとで並列共振回路を構成する。キャパシタ４２４Ａを、他のキャパシタと区別するため、並列キャパシタと呼ぶ。
【００４８】
また、ループコイル部４２０Ａには、共振周波数を調整するキャパシタ４２２Ａと、送受間磁気結合防止回路２２０とが直列に挿入される。キャパシタ４２２Ａを、他のキャパシタと区別するため、直列キャパシタと呼ぶ。なお、ここでは、直列キャパシタ４２２Ａを１つ備える場合を例示するが、直列キャパシタは複数でもよいし、他のキャパシタや、導体４１Ａの長さで調整できる場合はなくとも良い。
【００４９】
また、ループコイル部４２０Ａには、サブコイル４２０Ａの共振周波数および延長導体の共振周波数を調整するキャパシタ４２６Ａが導体４１Ａに直列に挿入される。さらに、ループコイル部４２０Ａには、ループコイル部４２０Ｂとの磁気結合を除去するためキャパシタ４２５が直列に挿入される。そしてループコイル部４２０Ｂも、このキャパシタ４２５を共有するように構成される。このキャパシタ４２５を、他のキャパシタと区別するため、デカップルキャパシタと呼ぶ。
【００５０】
このように、サブコイル４１０Ａは、調整用の回路素子として、インダクタ４４１Ａと、ループコイル部４２０Ａのインダクタ成分に対して直列に挿入される直列キャパシタ４２２Ａと、前記インダクタ成分に対して直列に挿入され、ループコイル部４２０Ａを並列共振回路とする並列キャパシタ４２４と、前記インダクタ成分に対して直列に挿入され、隣接するコイルとの磁気結合を除去するデカップルキャパシタ４２５と、前記インダクタ成分に対して直列に挿入され、延長導体の共振周波数を調整する延長導体周波数調整キャパシタ４２６と、を備える。
【００５１】
サブコイル４１０Ｂ及びサブコイル４１０Ｃも、上述したサブコイルＡと同様の構成を備える。また、第二のコイルユニット４０２を構成するサブコイル４１０Ｄ、サブコイル４１０Ｅ及びサブコイル４１０Ｆも、同様の構成を備える。
【００５２】
上述したキャパシタ等の調整要素に加えて、各サブコイル４１０のループコイル部４２０には送受間磁気結合防止回路２２０が直列に挿入される。送受間磁気結合防止回路２２０は、送信ＲＦコイル１５１である傘型ＲＦコイル３００との間の磁気結合を除去する。送受間磁気結合防止回路２２０は、例えば、図５（ｂ）に示すように、ループコイル部４２０のループを構成する導体４１に直列に挿入されたキャパシタ４２３と、キャパシタ４２３に並列に接続されたＰＩＮダイオード２２１と、インダクタ２２２とから構成することができる。
【００５３】
ＰＩＮダイオード２２１の両端には制御用信号線２２３が接続される。そして、制御用信号線２２３は磁気結合防止回路駆動装置１８０に接続される。制御用信号線２２３には高周波の混入を避けるためチョークコイル（不図示）が挿入されていることが好ましい。インダクタ２２２とキャパシタ４２３とは、受信する核磁気共鳴信号の周波数で並列共振するように調整される。
【００５４】
一般に、並列共振回路は共振周波数で他の周波数より高インピーダンス（高抵抗）となる特性を持つ。よって、ＰＩＮダイオード２２１に電流が流れると、ＰＩＮダイオード２２１はオンになり、ループ４２１のキャパシタ４２３は、受信する核磁気共鳴信号の周波数でインダクタ２２２と共に並列共振して高インピーダンス状態となる。従って、受信する核磁気共鳴信号の周波数で、ループコイル部４２０は、その一部が高インピーダンスとなり、開放状態となり、そのループコイル部４２０を有するＲＦコイル４１０も開放状態となる。
【００５５】
このように、ＰＩＮダイオード２２１に電流が流れてオンとなることによって、各サブコイル４１０と傘型ＲＦコイル３００との磁気結合は除去される。従って、各サブコイル４１０をコイル素子とするアレイコイル４００と傘型ＲＦコイル３００との磁気結合も除去される。なお、図５（ａ）では、一つの送受間磁気結合防止回路２２０がサブコイル４１０に挿入される例を示しているが、サブコイル４１０に挿入される送受間磁気結合防止回路２２０の数は一つに限定されない。各ループ４２１に、二つ以上挿入されても良い。複数挿入することで送信ＲＦコイル１５１と受信ＲＦコイル１６１との磁気結合を十分に低下させることができる。
【００５６】
また、延長導体制御回路４０３以外の送受間磁気結合防止回路２２０の構成は、上記構成に限定されない。例えば、図５（ｃ）に示す送受信間磁気結合防止回路２２０ｍの変形例のように、ＰＩＮダイオード２２１の代わりに、クロスダイオード２２１ｍを用いてもよい。これにより、ループ４２１を構成する導体に大きな信号が流れた場合、クロスダイオード２２１ｍはオンになり、導体２１に挿入されたキャパシタ４２３は、受信する核磁気共鳴信号の周波数でインダクタ２２２と共に並列共振して高インピーダンス状態となる。この場合、磁気結合防止回路駆動装置１８０は備えなくてもよい。
【００５７】
次に延長導体について、図６を参照して、詳述する。上述したように、アレイコイル４００を構成する各サブコイル４１０は、キャパシタ４２４と低入力インピーダンスプリアンプ４３０とインダクタ４４１から成る並列共振回路を備え、それぞれ磁気共鳴周波数ｆｏと同じ周波数に並列共振周波数が調整されている。このため当該並列共振回路では高インピーダンスとなり開放状態となっており、延長導体制御回路４０３から見た場合、各コイルユニット４０１、４０２は図６に示す回路と等価となり、延長導体制御回路４０３を挟んで両側に配置された各サブコイルと導体を一部共有するように延長された線状導体が延長導体４０５である。
【００５８】
延長導体制御回路４０３は、ここでは、コイルユニット４０１のサブコイル４１０Ｃの導体４１Ｃと、コイルユニット４０２のＲＦコイル４１０Ｄの導体４１Ｄとを接続する導体と、この導体に直列に挿入されたキャパシタ４０３−１と、送受間磁気結合防止回路４５０と、を含む構成である。送受間磁気結合防止回路４５０は、各サブコイル４１０のコイルループ部４２０に挿入される送受間磁気結合防止回路２２０と同様に外部信号によってき磁気結合が防止される回路であり、図５（ｂ）或いは図５（ｃ）に例示したような構成を採用することができる。
【００５９】
なお図５及び図６に示す例では、延長導体制御回路４０３は、隣接する２つのコイルユニット間に挿入されているが、サブコイル４１０Ａからサブコイル４１０Ｆの間のいずれに挿入されていてもよい。キャパシタ４０３−１は、キャパシタ４２６と共に、延長導体４０５の共振周波数を、各サブＦコイルの共振周波数とは独立に調整する回路素子である。
【００６０】
本実施形態のアレイコイル４００では、各サブコイル４１０Ａ〜４１０Ｆに含まれる調整用の回路素子であるインダクタンスやキャパシタンス及び延長導体制御回路４０３によってもたらされるインダクタンスやキャパシタンスの値を調整することによって、各サブコイル４１０Ａ〜４１０Ｆが、それぞれ、核磁気共鳴信号を受信可能であり、同時に、延長導体４０５も核磁気共鳴信号を受信可能となるように配置、調整される。
【００６１】
配置については、例えば、第一のコイルユニット４０１と、延長導体制御回路４０３と、第二のコイルユニット４０２とから構成される延長導体４０５が、静磁場方向と略直交するように磁場が生成できるよう、１ターン以上の螺旋形状となって被写体を被うように配置される。このとき、各コイルユニットを構成するサブコイルの磁気結合が除去できる配置とする。コイルユニット４０１、４０２が延長導体４１５を挟んで両側に配置されている図５に示す例では、図７（ａ）に示すように、被写体１０３の両側面をコイルユニット４０１、４０２の各サブコイルが覆い、それによって延長導体４０５が被写体１０３を取り囲むように配置される。これにより、延長導体４０５が作る主な磁場の向きは静磁場と垂直な方向となり、磁気共鳴信号を検出できる。なお、主な磁場方向とは、コイル（ループ導体や螺旋導体）の中心部にできる強い磁場の方向を指す。ループコイルの場合はコイル面に対して垂直な方向が主な磁場方向となる。また延長導体４１５の両端の位置は、ｙ方向にずれている。この場合、両側面のサブコイルは、図７（ｂ）に示すように、ｙ方向の位置がずれ且つ一部オーバーラップするように配置される。これにより、位置が重なるサブコイルどうしの磁気結合を防止できる。
【００６２】
また電流の向きについては、信号受信時に、サブコイル４１０Ａと、延長導体４０５とは、同時に共振できるように配置調整され、サブコイル４１０Ａと螺旋状に巻かれた延長導体４０５とで八の字のような電流ループが流れるように調整される。同様に、サブコイル４１０Ｂからサブコイル４１０Ｆもそれぞれ、延長導体４０５との間で八の字のような電流ループが流れるように調整される。すなわち延長導体４０５に流れる電流の位相と、サブコイル４１０のコイルループ部４２０に流れる電流の位相との差は９０度未満となるように調整される。
【００６３】
次に、上述のように各サブコイルが配置、調整されることによって感度が向上することを説明する。
【００６４】
一般に、ＭＲＩ装置のＲＦコイルが検出する信号の強さＳ、即ち出力する信号の強さＳは式（１）に示すとおり、ＲＦコイルが作る磁場Ｂと、静磁場に垂直な方向に生じる核磁化Ｍxyとの内積を、被写体の体積Ｖで積分することで求まる。
【数１】
2019083849.tif 000003
【数２】
2019083849.tif 000004
ここでtは時間を、ωは回転磁場の角速度を示す。
【００６５】
式（１）及び（２）からわかるように、ＲＦコイルが作る磁場が核磁化の向きと一致したときに、信号が大きい即ち高い感度が得られる。すなわちＸＹ面に大きな磁場が発生するようにＲＦコイルを配置することで高い感度が得られる。
【００６６】
本実施形態のアレイコイル４００において、ＸＹ面に配置されたコイルが、ＸＹ面の磁場が生成でき高い深部感度が得られることを、図８を参照して説明する。ここでは説明を簡単にするため、コイル面がＺ軸と垂直な位置に配置される、最も信号検出効率が低く感度が低い第三のサブコイル４１０Ｃを例に説明する。また、ＲＦコイルの受信時の動作および感度は当該コイルに給電したときの動作および感度と同じであるという相反定理を用い、給電時の動作で説明する。
【００６７】
図８（ａ）は本実施形態のサブコイル４１０Ｃに給電した場合の実質的な回路である。サブコイル４１０Ｃ以外のサブコイルは、キャパシタ４２４と低入力インピーダンスプリアンプとインダクタ４４１若しくは代用されるキャパシタとこれらをつなぐ導体から成る並列共振回路のインピーダンスがｆ０で他の周波数のインピーダンスより高くなるように構成されているため、高インピーダンスとなりループ導体が開放状態となっている。そのためサブコイル４１０Ｃに給電した場合、サブコイル４１０Ｃは図８（ｂ）に示すとおり、サブコイル４１０Ｃに直線の導体、すなわち延長導体４０５が接続されたような回路となる。当該回路に給電された場合、基本的にはサブコイル４１０Ｃの導体４１Ｃに電流が流れる。それによりサブコイル４１０Ｃの導体４１Ｃと延長導体４０５が共有している部分４６０Ｃに電位差が生じる。このとき、共有部４６０Ｃから見ると延長導体は略ダイポールアンテナ形状をしているため、ダイポールアンテナと見なすことができる。また延長導体も同周波数で共振するように調整されているため、延長導体４０５も導体４１Ｃと導体を共有している部分から二次的に給電され（以下、２次給電）、延長導体にも電流が流れる。
【００６８】
またダイポールアンテナでは、給電点から見て、一方の端子がプラスの電位に、もう一方の端子がマイナスの電位となり、端部では電界が高くなるため、本実施形態のように延長導体が螺旋状に配置されると、プラスの端部とマイナスの端部が隣接し合うため、電位差が生じ、結果、電界結合を生じる。その結果、螺旋状に配置された延長導体は、電界結合を介してループ形状の電流を生じ、ループコイルのような磁場を生成する。
【００６９】
前述したように、延長導体は、１ターン以上の螺旋形状となって被写体を被うように配置されている。すなわち延長導体はＸＺ面に配置されているため、延長導体はＹ方向に大きな磁場を発生させることができる。また被写体を被うように配置しているため、高い深部感度が得られる。
このようにサブコイル４１０Ｃのコイルループ部４２０Ｃを介して延長導体にも給電されることでＸＹ面上に配置したコイルでも、高い深部感度を実現できる。
【００７０】
なお、上記説明では、第三のサブコイル４１０Ｃを例に説明を行ったが、第一のサブコイル４１０Ａ、第二のサブコイル４１０Ｂ、第四のサブコイル４１０Ｄから第六のサブコイル４１０Ｆについても、同様に、その導体の一部が延長導体と動作し高い深部感度が得られる。これによりサブコイル４１０Ａからサブコイル４１０ＦがＹ方向を軸とした円筒面のいずれに配置されても、効率の悪いＸＹ面付近のサブコイルの効率を上げ、結果として、アレイコイルとして高い感度が実現できる。
【００７１】
本実施形態のＭＲＩ装置を用いた撮像方法は、従来のＭＲＩ装置の動作と同様であり、静磁場磁石１１０が生成する静磁場空間に配置された被写体１０３に対し、例えば、撮像方法によって選択されるパルスシーケンスに従って、送信ＲＦコイル１５１（例えば傘型ＲＦコイル３００）からＲＦ磁場パルスを印加するとともに傾斜磁場コイル１３１により傾斜磁場パルスを印加する。
【００７２】
送信ＲＦコイル１５１の動作時には、受信ＲＦコイル１６１は送受磁気結合防止回路２２０が開となり、受信ＲＦコイル１６１との磁気結合を除去する。ＲＦ磁場パルス印加から所定時間経過後に、被写体１０３の生体組織を構成する元素の原子核から生じる核磁気共鳴信号を被写体１０３に近接して配置された受信ＲＦコイル１６１（マルチチャンネルコイル：アレイコイル４００）で受信する。受信動作時には、送受磁気結合防止回路２１０が開となり、送信ＲＦコイル１５１と受信ＲＦコイル１６１との磁気結合を除去する。
【００７３】
計算機（信号処理部）１７０は、受信ＲＦコイル１６１のＲＦコイルでそれぞれ受信したＭＲ信号を処理し、例えば、撮像方法がパラレルイメージングを採用する高速撮像方法であれば、パラレルイメージングのアルゴリズムに従った画像再構成方法で被写体の画像を作成する。或いは各チャンネルの信号で得た画像をＭＡＣ合成し画像を作成する。この際、適宜、各ＲＦコイルの感度分布情報を利用する。
【００７４】
本実施形態のＭＲＩ装置によれば、受信ＲＦコイル１６１として、特定の配置、調整がなされた多チャンネルコイル（アレイコイル４００）を用いることにより、各ＲＦコイルの検出効率が上がり、広い領域で高画質な画像を得ることができる。
【００７５】
なお本実施形態に係るＭＲＩ装置は、特定の調整がなされた受信ＲＦコイルを用いることが特徴であり、それ以外の構成については種々の変更が可能である。例えば、図２に示す各要素のうち一部を省略することや、図２に示されていない要素を追加することも本実施形態に含まれる。また上記実施形態では、垂直磁場方式のＭＲＩ装置について説明したが、水平磁場方式のＭＲＩ装置であっても同様に適用することができる。
【００７６】
＜＜アレイコイルの実施形態＞＞
次に本発明のアレイコイルの実施形態を説明する。
本実施形態のアレイコイルは、複数のＲＦコイル及び導体プールを有する所謂多チャンネルＲＦコイルに適用されるものであり、それぞれが導体ループを備え磁気共鳴信号を受信するように調整された複数のＲＦ受信コイル（サブコイル）を有するコイルユニットを複数備え、複数の前記コイルユニットの各ＲＦ受信コイルの各導体ループの一部を電気的に連結することにより構成される延長導体と、この延長導体の受信周波数を調整する延長導体制御回路と、をさらに備える。延長導体は、被検体への配置において１ターン以上の螺旋状となるように配置され、それ自体が核磁気共鳴信号を受信可能に調整される。本実施形態に係るアレイコイルは、静磁場の方向に限定されることなく適用可能であり、静磁場方向と直交する方向の磁場を発生し、検出するように配置される。また本実施形態のアレイコイルは、コイルユニットの数、コイルユニットを構成するサブコイルの数を増やし、多チャンネル化が可能である。
【００７７】
以下、アレイコイルの具体的な実施形態を説明する。なお、上述したＭＲＩ装置の実施形態において受信ＲＦコイルとして説明したアレイコイル４００は、本発明のアレイコイルの一つの実施形態であり、それを第一実施形態として構成や配置の詳細を説明する。その他の実施形態では第一実施形態とは構成や配置の異なる点を中心に説明する。
【００７８】
＜第一実施形態＞
本実施形態に係るアレイコイルは、図９に示すように、３つのＲＦコイル（サブコイル）からなる第一のコイルユニット４０１と、キャパシタ４０３−１が直列に挿入された延長導体制御回路４０３と、第二のコイルユニット４０２と、を備え、この順で接続される。またＸＺ面から見た場合、図７（ａ）に示したように、これらは被写体を一周以上覆うように配置される。またＹＺ面から見た場合図７（ｂ）に示したように、延長導体４０５が螺旋状に配置される。
【００７９】
図７（ｂ）に示す座標系０９０は、紙面縦方向をＺ軸方向、横方向をＹ軸方向、紙面に垂直方向をＸ軸方向とする。すなわち螺旋状の延長導体の軸はＹ軸方向に配置される。なお、螺旋形状は、図示するような円形の他、楕円形や多角形でもよく任意である。
【００８０】
本実施形態のコイルユニットの各サブコイル４１０Ａ〜４１０Ｆは、隣接するサブコイルとの磁気結合を除去するため、キャパシタ４２５を用いたデカップリング手段により磁気結合が除去されている。また各サブコイルはそれぞれ磁気共鳴信号が受信できるようにそれぞれ磁気共鳴周波数ｆｏと同じ周波数に調整されている。第一のコイルユニット４０１のサブコイル４１０Ｃと第二のコイルユニット４０２のサブコイル４１０Ｄは、キャパシタ４０３−１が挿入された直線導体４５で接続され、第一のコイルユニット４０１の一部の導体と、第二のコイルユニット４０２の一部の導体と、直線導体４５と、で延長導体４０５を構成する。
【００８１】
本実施形態の延長導体４０５は、図６に示したとおり、サブコイル４１０Ａから直線導体４５を経て、サブコイル４１０Ｆの、並列キャパシタ４２４を通らずに、送受間磁気結合防止回路２２０までをたどる経路である。
【００８２】
延長導体４０５には、各ＲＦコイル４１０の信号受信時に、同時に電流が流れると共に、それがループ電流を構成して、Ｙ方向の磁場が生成できるように調整されている。具体的には、延長導体の共振周波数が、磁気共鳴周波数ｆ０と同じになるように調整されている。これにより、例えば第三のＲＦコイル４１０Ｃの信号受信時に、第三のＲＦコイル４１０Ｃの導体２１Ｃに電流が流れると共に、延長導体４０５にも電流が流れ、Ｙ方向に磁場を生成し効率よく信号を取得することができる。すなわち感度が向上する。
【００８３】
また各サブコイルの構成は、ＭＲＩ装置の実施形態で図５のサブイコイル４１０について説明した構成と同様であり、隣接するサブコイルはキャパシタ４２５を介して接続され、磁気結合が防止されている。またサブコイル４１０のコイルループ部４２０と入力インピーダンスプリアンプ４３０との間を、インダクタ４４１を用いて接続し、コイルループ部４２０と入力インピーダンス４３０との間に、並列共振回路を形成している。この並列共振回路は、コイルループ部４２０に直列に挿入された並列キャパシタ４２４と低入力インピーダンスプリアンプ４３０とインダクタ４４１とそれらを接続する導体部分から成り、そのインピーダンスがｆ０で他の周波数のインピーダンスより高くなるように構成される。例えば、低入力インピーダンスプリアンプ４３０の入力インピーダンスの大きさは、限定されるものではないが、例えば２Ω程度以下である。また並列キャパシタ４２４とインダクタ４４１とこれらを接続する導体部分のインダクタ成分を考慮して、これら要素を調整することで並列共振回路の共振周波数を調整することができる。なお導体部分もインダクタ成分を有するのでインダクタ４４１は必須ではなく、例えばキャパシタで置き換えることも可能である。
【００８４】
このようにコイルループ部４２０と入力インピーダンス４３０との間の並列共振回路の周波数を調整することで、ＲＦコイルどうしの磁気結合を除去するとともに、延長導体の経路（図６）を形成することができる。本実施形態では図９に示すように第一のコイルユニット４０１のサブコイル４１０は、すべて、延長導体の経路に対し紙面上部に並列共振回路が構成され、第二のコイルユニット４０２のサブコイル４２０はすべて紙面下部に並列共振回路が構成される。第一のコイルユニット４０１の下部の導体と、延長導体制御回路４０３を形成するキャパシタ４０３−１と、第二のコイルユニット４０２の上部の導体と、で延長導体４０５が構成される。
【００８５】
延長導体４０５は、延長導体制御回路４３０に挿入されているキャパシタ４０３−１の値を調整することで、磁気共鳴周波数と同じ周波数で共振するように調整される。各サブコイル４１０に挿入され、延長導体４０５と導体を共有する導体部分４１に挿入されるキャパシタ４２６を延長導体４０５の調整に用いても良い。
【００８６】
また、隣接するサブコイル間の磁気結合防止手段（図９の例ではキャパシタ４２５）によって、延長導体が持つリアクタンスが変化するため、それを考慮した形で、延長導体の共振周波数を調整すれば良い。なお磁気結合防止手段は、キャパシタ４２５に限定されず、例えばインダクタを用いた方式や、パターンの一部を重ね合わせたオーバーラップ方式でも良く、それに応じて延長導体の共振周波数を調整する。
【００８７】
次に、本実施形態のアレイコイル４００の各回路素子の動作、調整について説明する。ここでは、本実施形態のアレイコイル４００が用いられるＭＲＩ装置において、送信ＲＦコイルは常に開放状態であるものとし、送信ＲＦコイルと受信ＲＦコイルであるアレイコイル４００との磁気結合の除去についての説明は省略する。
【００８８】
サブコイルの動作は、ＭＲＩ装置の実施形態において、第三のＲＦコイル４１０Ｃの給電時の動作として説明したものと基本的に同じである。即ち、各サブコイルの並列共振回路のインピーダンスがｆ０で他の周波数のインピーダンスより高くなるように構成されていることにより、図８（ａ）に示したように、サブコイル４１０Ｃの導体４１Ｃに延長導体４０５が接続された形状となり、サブコイル４１０Ｃの導体４１Ｃと延長導体の共有部４６０Ｃから見ると、延長導体４０５はダイポールアンテナと見ることができる。
【００８９】
サブコイル４１０Ｃに給電したとき、まず導体４１Ｃにループ電流が構成される。これにより共有部４６０Ｃには電位差が生じるため、延長導体から見ると給電点と同様に扱える。すなわち共有部４６０Ｃが給電点となり延長導体に給電をする。ダイポールアンテナでは、給電点から見て、一方の端子がプラスの電位に、もう一方の端子がマイナスの電位となり、端部では電界が高くなるため、延長導体が螺旋状に配置されると、プラスの端部とマイナスの端部が隣接し合うため、電位差が生じ、結果、電界結合を生じる。その結果、螺旋状に配置された延長導体は、電界結合を介してループ形状の電流を生じ、ループコイルとして見なすことができる。結果ダイポールアンテナでありながらループ形状の電流も構成する。そのとき発生する電流の向きは、共有部４６０Ｃで同一方向の電流を生じるため、図８（ｂ）に示したように、サブＲＦコイル４１０Ｃの導体４１Ｃと共に８の字の電流を生じ、ＸＹ面に配置された螺旋状の延長導体は、Ｙ方向に磁場を生成し効率よく信号を取得し、感度を上げることとなる。
【００９０】
サブコイル４１０Ｃ以外のサブコイルの動作も同様であり、いずれのサブコイルも、延長導体を各コイルの一部として動作させることができるため、効率が悪く深部感度が得られにくい位置に配置されたＲＦコイルであっても、延長導体によって高い感度を得ることができる。
【００９１】
なお上記説明では共有部４６０Ｃに挿入されているキャパシタ４２６Ｃを、延長導体４０５の共振周波数を調整する一部として動作させたが、キャパシタ値を変更することにより、共有部の電位差を変化させ、延長導体へ流れる電流を制御することができる。すなわち延長導体へ電流を流さないサブコイルも形成できる。コイルユニット内に延長導体と電気的に非接続と見做せるサブコイルを設けることができるため、設計の自由度が向上し、感度を向上させることができる。
以上のように調整することにより、各ＲＦコイル４１０は、検出対象の核磁気共鳴信号を、それぞれ受信できる。
【００９２】
本実施形態のアレイコイルは、垂直磁場方式のＭＲＩ装置で被写体の体軸方向が静磁場方向（Ｚ方向）に対し垂直な方向（Ｙ方向）に置かれる場合には、図７（ａ）に示したように、延長導体の軸方向がＹ方向となるように被写体を一周以上覆うように配置される。また、延長導体制御回路４３０の両側にコイルユニットを接続した配置では、図７（ｂ）に示したように、コイルユニットのサブコイルをＹ方向にずれらして配置する。なおサブコイルがオーバーラップする部分を予め重ねた状態で連結しておき、延長導体制御回路４３０の一端と、一方のコイルユニットの端部とに接続端子を設けて、被写体への装着時に接続端子を介して接続する構成としてもよい。
【００９３】
［調整例１］
以下、本実施形態のアレイコイルの各回路素子の調整手順を、具体的に説明する。
ここでは、アレイコイル４００が、静磁場強度１．２Ｔ（テスラ）における水素の原子核の磁気共鳴周波数５０ＭＨｚ（ｆ０＝５０ＭＨｚ）で共振するよう調整した実施例を例にあげて説明する。
【００９４】
アレイコイルを構成する各サブコイルの形状及びサイズは、一例として、ループが矩形であって、第一のコイルユニット４０１及び第二のコイルユニット４０２を構成するそれぞれのサブコイルのループの縦と横のサイズを１０ｃｍ、１０ｃｍとする。また、隣り合うサブコイルとの磁気結合防止手段としてキャパシタを用いることとし、この場合、各コイルユニットの縦と横のサイズは１０ｃｍ、３０ｃｍである。コイルユニットを接続する延長導体制御回路４０３の長さは、本実施形態のアレイコイルが被写体を一周以上覆ったときに、第一のコイルユニット４０１と、第二のコイルユニット４０２のそれぞれのサブコイルが磁気結合しないように、一部オーバーラップするように配置し、その配置で両コイルユニットを接続するのに必要な長さとした。
【００９５】
このようなサイズ及び配置の条件で、次の手順で調整を行う。図１０に手順の一例を示す。
【００９６】
まず、第一のサブコイル４１０Ａから第六のサブコイル４１０Ｆが単体で磁気共鳴周波数で動作できるように調整する（Ｓ１０１、Ｓ１０２）。すなわち入力インピーダンスプリアンプ４３０から見たサブコイルのインピーダンス特性においてサブコイルのループ導体が磁気共鳴周波数で共振ピークを持ち、その共振ピークのインピーダンスが５０Ωとなるように調整する。具体的には直列キャパシタ４２２およびキャパシタ４２６を調整することによって共振周波数を調整し、同時にキャパシタ４２４を調整することによって回路の入力インピーダンスが５０Ωとなるように調整する。また、キャパシタ４２４から見た、キャパシタ４２４と低入力インピーダンスプリアンプ４３０とインダクタ４４１の並列共振回路が高インピーダンスとなるように調整する。
【００９７】
次にアレイコイルの隣り合うサブコイルとの磁気結合を除去するためデカップルキャパシタ４２５を調整する（Ｓ１０３）。なお、デカップルキャパシタ４２５の調整により、サブコイルの共振周波数、および入力インピーダンスがずれた場合は、適宜再調整を行う（Ｓ１０４）。
【００９８】
次に延長導体４０５の共振周波数（ｆｄ）を調整する（Ｓ１０５）。すなわち入力インピーダンスプリアンプ４３０から見たサブコイルのインピーダンス特性において延長導体が磁気共鳴周波数付近で共振するように調整する。具体的には延長導体制御回路４０３のキャパシタ４０３−１の値を調整し、磁気共鳴周波数より３％程度高い周波数に合わせる。磁気共鳴周波数より高い周波数とすることで八の字電流が構成される。延長導体制御回路４０３調整により、サブコイルの共振周波数、および入力インピーダンスがずれた場合は、上述と同様に適宜再調整を行う（Ｓ１０６）。なおここでは３％程度高い周波数に合わせたが、これは被写体による変動があったとしても延長導体４０５の共振周波数（ｆｄ）は磁気共鳴周波数より高い周波数とするためでありこれに限定されない。また延長導体４０５の共振周波数（ｆｄ）は、磁気共鳴周波数より高い周波数としたが、これに限定されず、磁気共鳴周波数の±１５％以内で共振するように調整されていれば延長導体４０５にも電流が流れ、Ｙ方向に磁場を生成し効率よく信号を取得することができる。（Ｓ１０７）。
【００９９】
このような手順で各キャパシタの調整を行うことで、本実施例のアレイコイル４００の各サブコイル４１０は、核磁気共鳴周波数で共振し、核磁気共鳴信号を受信する。また、サブコイル４１０Ａ〜サブコイル４１０Ｆはそれぞれが、被写体を被うように配置された螺旋形状の延長導体４０５を駆動する。螺旋形状の延長導体４０５の軸は、垂直磁場方式のＭＲＩ装置において静磁場方向と垂直なＹ方向を向いているため、軸が静磁場方向と平行に配置されたサブコイル４１０を含むとしても、アレイコイルの感度が向上する。
【０１００】
上述のように調整したアレイコイルを用いて、ＭＲＩ装置（１．２テスラ、垂直磁場方式）で水ファントムを撮像したシミュレーション結果を図１１に示す。図１１（ａ）は本実施形態の第三のサブコイル４２０Ｃの感度分布である。図１１（ｂ）は同一形状の従来のＲＦコイルの感度分布である。図１１（ｃ）は、同図（ａ）及び（ｂ）のファントム中心を通る紙面上下方向のラインプロファイルであり、（ａ）を実線で、（ｂ）を点線で示している。
【０１０１】
これらの結果から分かるように、本実施例のアレイコイル４００は、螺旋形状の延長導体を用いることによりファントム深部のＳＮＲが向上する。
【０１０２】
なお、上述した調整例で示す数値や手順は一例であって、最終的に各サブコイルの共振周波数及び延長導体の共振周波数をキャパシタ等の回路素子によって調整できればよく、例えば、延長導体の周波数調整をキャパシタ４０３−１で調整する代わりに或いはこれと共に、各サブコイルの導体４１に直列に挿入されているキャパシタ４２６によって行っても良い。これにより延長導体の共振周波数の調整幅が広くなり設計の自由度が広がる。ただし、それによって各ＲＦコイルの共振周波数がずれた場合は、キャパシタ４３０以外のキャパシタで保証するよう調整する。
【０１０３】
なお、本実施形態の延長導体は磁気共鳴周波数より高い周波数で共振し八の字の電流が流れるように調整したが、延長導体に必要な向きの電流が流れるように調整できていれば良い。±１５％以内の共振周波数であれば、延長導体に電流が流れ、高い感度が得られる。これによりコイル全体の最適化の自由度が広がるため設計が容易となり、最適化されたアレイコイルニットが実現できる。
【０１０４】
＜第一実施形態の変形例＞
［回路素子の変形例］
第一実施形態では延長導体制御回路４０３にキャパシタを配置したがこれに限定されない。図１２に示すように延長導体を磁気共鳴周波数で共振させるためインダクタ４０３−２を用いても良い。またインダクタ４０３−２はインダクタ素子でなくても良い。導体を延長することによってインダクタ成分を変化させ、磁気共鳴周波数で共振するようにしても良い。これにより延長導体の共振周波数の調整範囲が広がるため、目的に合った延長導体を構成することができ関心領域での感度が向上する。
【０１０５】
また、延長導体制御回路４０３として、図１３に示すように、第一のコイルユニット４１０の、第二のコイルユニット側に位置するサブコイル（ここではサブコイル４１０Ｃ）の導体にキャパシタ４０３−３を挿入し、第二のコイルユニット４２０の、第一のコイルユニット側に位置するサブコイル（ここではサブコイル４１０Ｄ）の導体もキャパシタ４０３−３を共有するように構成しても良い。これにより第一のコイルユニット４１０と第二のコイルユニット４２０を隣接させ、同時にサブコイルどうしの磁気結合も除去できるよう配置構成できるため、コイルの配置密度を向上させ、感度が向上する。
【０１０６】
また、第一実施形態では、各コイルユニットにおいて隣接するサブコイルどうしの磁気結合除去手段としてキャパシタ２５２を用いたが、これに限定されない。例えば図１４（ａ）に示す通り、第四のサブコイル４１０Ｄと第五のサブコイル４１０Ｅのように、コイルの一部が重なることで磁気結合を除去するオーバーラップ方式でも良い。また図１４（ｂ）に示す通り、第四のサブコイル４１０Ｄと第五のサブコイル４１０Ｅのように、コイル導体にインダクタ４１１を挿入し、インダクタどうしの結合係数を調整することで磁気結合を除去するインダクタ方式でも良い。これらを用いることで、アレイコイルの設計の自由度が向上するため、目的に合ったコイルの設計が可能となり、結果最終的な感度を向上させることができる。
【０１０７】
なお、上記のような方式を用いることで、延長導体は、第一のサブコイルか４１０Ａから延長導体制御回路４０３をへて第四のサブコイル４１０Ｄまでの第一の延長導体と、第一のサブコイルか４１０Ａから延長導体制御回路４０３をへて第六のサブコイル４１０Ｆまでの第二の延長導体と、の二つの場合が生じ、それぞれ調整路から見た共振周波数が異なる。よって二つのうち、延長導体として動作させたい方の共振周波数を、磁気共鳴周波数に調整することにより、任意の延長導体を構成することができる。
【０１０８】
［構造及びサブコイルの変形例］
第一実施形態では、アレイコイル４００の延長導体（直線導体）は、略直線となる場合を示したが、これに限定されない。例えば波の形を有しても良い。図１５（ａ）に示すように、各ＲＦコイルの並列キャパシタ４２４の位置を交互に上下に変更することにより波の形を有しても良い。必要に応じた電流経路を構成することができる。これにより、直線導体が作る感度分布の設計の自由度が広がり、目的に合った感度が構成でき、感度が向上する。また直線導体の共振周波数の調整の自由度が広がる。
【０１０９】
またこのようにアレイコイル内で上下順番にコイルを配置した場合には、被写体を覆うように配置されたときに、一つのコイルユニットのサブコイルが無い位置に、他のコイルユニットのサブコイルが配置されるような組み合わせ構成にすることができる。これによりコイルの設計の自由度が上がるため、目的に合ったコイルの設計が可能となり、結果最終的な感度を向上させることができる。
【０１１０】
図１５（ｂ）は、アレイコイルの一周以上被う部分を予め重ねてある場合の変形例を説明する図である。実線のコイルが第一のコイルユニット４０１であり、破線が第二のコイルユニット４０２である。第三のサブコイル４１０Ｃに延長導体制御回路４０３が接続され端子Ｐ１につながる。また、第四のサブコイル４１０Ｄに端子Ｐ２が接続される。被写体を覆ってＰ１端子とＰ２端子を接続することで、延長導体制御回路４０３の両側にコイルユニットを配置した構成と同様の構成となり、同様の効果が得られる。またこの構成では、図１５（ｃ）に示すように、アレイコイルを被写体の周囲に一周分巻けばよいので、アレイコイルの扱いが容易になる。
【０１１１】
さらに第一実施形態の各コイルユニットは、３つのサブコイルで構成される例を示したが、これに限定されない。サブコイルの数は１つや２つであったり、４つ以上であっても良い。またコイルユニットを構成するサブコイルの数は、アレイコイルを構成する複数のコイルユニットにおいて、一致する必要はなく、異なっていてもよい。さらに図ではコイルユニットの数が２つの場合を示したが、コイルユニット数も増設することが可能である。これにより受信機のチャンネル数に応じた最適のチャンネル数のアレイコイルの設計が可能となり感度が向上する。
【０１１２】
＜第二実施形態＞
第一実施形態では、第一のコイルユニット４０１と、第二のコイルユニット４０２と、延長導体制御回路４０３から構成されるアレイコイルを説明したが、本実施形態のアレイコイルは、第一実施形態のアレイコイルに対し、更に第三のコイルユニット４０４が追加される。
【０１１３】
図１６は本実施形態のアレイコイル５００を示す図である。第一のコイルユニット４０１と第二のコイルユニット４０２と延長導体制御回路４０３は、基本的に第一の実施形態と同様に調整され、同様の動作をする。即ち各サブコイルとそれらと導体の一部を共有する延長導体により核磁気共鳴信号を検出する。本実施形態では更に、図１６（ａ）に示すように、第一のコイルユニット４０１と第二のコイルユニット４０２との間に第三のコイルユニット４０４が配置される。コイルユニット４０４は１以上のサブコイルから構成される。図示する例では、第七のサブコイル４１０Ｇと第八のサブコイル４１０Ｈの二つのサブコイルから構成される。
【０１１４】
サブコイル４１０Ｇ及びサブコイル４１０Ｈは、それぞれ、ループコイル部とループコイル部を構成する導体に直列に接続されたキャパシタ等の調整回路が挿入されており、第一の実施形態の各サブコイル４１０と同様に、磁気共鳴信号を取得するため、磁気共鳴周波数ｆ０と同じ周波数で共振するよう調整されている。またサブコイル４１０Ｇとサブコイル４１０Ｈとは、互いに磁気結合しないようにオーバーラップ方式の磁気結合防止手段で、磁気結合が除去されている。同様に、第一のコイルユニットのサブコイル４１０Ｃとサブコイル４１０Ｇ、及び、第二のコイルユニットのサブコイル４１０Ｄとサブコイル４１０Ｈは、それぞれ磁気結合しないように、オーバーラップ方式の磁気結合防止手段で、磁気結合が除去されている。
【０１１５】
本実施形態のアレイコイル４００の被検体に対する配置は、図１６（ｂ）に示す通り、第一実施形態のアレイコイル４００と同様に、被写体１０３を一周以上覆い、延長導体４０５の軸がＹ方向（静磁場方向と垂直方向）となり且つ延長導体４０５が螺旋状になるように配置される。また垂直磁場方式のＭＲＩ装置の場合、例えば第三のコイルユニット４０４を構成するサブコイルが被写体１０３の側面に位置するように配置される。
【０１１６】
次に、上記構成のアレイコイル５００の動作を説明する。
本実施形態のアレイコイル５００のうち、第一のコイルユニット４０１、延長導体制御回路４０３、及び第二のコイルユニット４０２については、基本的に第一実施形態のアレイコイル４００と同じであり、その基本原理や調整方法も第一実施形態と同様であるので、追加した第三のコイルユニットの動作について説明する。なお、以下の説明では、説明を簡単にするために、ＲＦコイルの受信時の動作および感度は当該コイルに給電したときの動作および感度と同じであるという相反定理を用い、給電時の動作で説明する。
【０１１７】
本実施形態のサブコイル４１０Ｇに給電した場合、サブコイル４１０Ｈ、および、サブコイル４１０Ｃとは、キャパシタ４２４と低入力インピーダンスプリアンプ４３０とインダクタ４４１とからなるプリアンプデカップルに加え、オーバーラップ方式の磁気結合防止手段が構成されているためほとんど磁気結合しない。しかしながら、それ以外のＲＦコイルとは、プリアンプデカップルしか磁気結合防止手段が取られていないため、若干の磁気結合が生じる場合がある。
【０１１８】
例えば、サブコイル４１０Ｇに給電した場合、サブコイル４１０Ｂと磁気結合を生じる。その結果、サブコイル４１０のキャパシタ４２４の周辺はプリアンプデカップルによってほとんど電流が流れないが、それ以外の領域では電流が流れる。それにより、サブコイル４１０Ｂと延長導体４０５との共有部４６０Ｂに電位差が生じ、延長導体から見ると給電点の様に動作する。よって延長導体にも電流が流れ、第一の実施形態同様、延長導体４０５がループ電流を構成し、Ｙ方向に磁場を生じる。その結果深部感度が得られる。
【０１１９】
また、サブコイル４１０Ｇに給電した場合、サブコイル４１０Ｂのみでなく、同時に第一のサブコイル４１０Ａ、および、第二のコイルユニットのサブコイル４１０Ｄ、４１０Ｅ、４１０Ｆも同様の磁気結合を生じるため、延長導体に電流が流れ感度を構成する。これによって感度が向上する。
以上のことは、第三のコイルユニットを構成する他のサブコイル、ここではサブコイル４１０Ｈの場合も同様である。
【０１２０】
このように本実施形態のアレイコイル５００では、延長導体を構成しないサブコイルであっても、延長導体を構成するサブコイルと結合することによって、延長導体の感度に寄与し、感度を向上することができない。従って、図１６（ｂ）では、第三のコイルユニット４０４を被写体側面に配置した場合を示したが、配置位置に限定されることなく、感度向上する効果が得られる。これにより第三のアレイコイルの配置の自由度が上がる。
【０１２１】
また、本実施形態では第三のコイルユニット４０４が、二つのサブコイルから構成される場合を例に説明したが、これに限定されず、一つであっても、三つ以上であっても良い。ＲＦコイルのチャンネル数の自由度が広がることで、感度の高いアレイコイルの設計が可能となる。
【０１２２】
本実施形態によれば、コイルユニット間に挿入される延長導体制御回路４０３と並列に第三のコイルユニットを配置することによって、延長導体制御回路４０３によってサブコイルの配置密度が疎になるのを防止し、感度を高めることができる。また延長導体制御回路４０３と並列に第三のコイルユニットを構成するサブコイルが延長導体の感度向上に寄与することができる。
【０１２３】
＜第三実施形態＞
第一実施形態では、第一のコイルユニット４０１と、第二のコイルユニット４０２と、延長導体制御回路４０３とから構成されるアレイコイルを説明したが、本実施形態のアレイコイルは、隣接するコイルユニット間にＲＦコイルを追加し、延長導体制御回路が、追加されたＲＦコイルの一部を共有している構成を持つ。
【０１２４】
図１７は本実施形態のアレイコイル６００を示す図である。ここでは、第一のコイルユニット４０１と第二のコイルユニット４０２の構成は、基本的に第一実施形態の変形例（図１６）と同様の場合を示しているが、図９に示す構成やそれ以外の変形例の構成を採用してもよい。
【０１２５】
本実施形態では、第一のコイルユニット４０１と第二のコイルユニット４０２に加え、更に第七のサブコイル４１０Ｉを備え、かつその導体４１Ｉの一部は延長導体制御回路４０３となるように構成される。
【０１２６】
本実施形態のアレイコイル６００の調整は、例えば以下のように行う。まず、図１６に示すアレイコイル４００と同様に構成し、第一のコイルユニット４０１と第二のコイルユニット４０２をアレイコイル４００と同様に調整しておく。次に、そのキャパシタ４０３−１及び磁気結合防止回路２２０を導体４１Ｉの一部とした第七のサブコイル４１０Ｉを構成する。サブコイル４１０Ｉの構成は、導体４１の一部にキャパシタ４０３−１及び磁気結合防止回路２２０を更に備えている以外、他のサブコイル４１０と同じであり、並列キャパシタ４２４、直列キャパシタ４２２等の調整用回路素子を備え、各サブコイル４１０同様に、磁気共鳴信号を取得するため、磁気共鳴周波数ｆ０と同じ周波数で共振するよう調整される。また延長導体も実施例１と同様に調整され、且つ、被写体を被うように配置されている。
【０１２７】
次に、本実施形態のアレイコイル６００の動作を説明する。
本実施形態のアレイコイル６００において、第一のコイルユニット４０１、延長導体制御回路４０３、及び第二のコイルユニット４０２の動作と調整方法は、基本的に第一実施形態と同様であるので、更に加えた第七のサブコイル４１０Ｉの動作を説明する。
また、以下の説明では、説明を簡単にするために、ＲＦコイルの受信時の動作および感度は当該コイルに給電したときの動作および感度と同じであるという相反定理を用い、給電時の動作で説明する。
【０１２８】
まずサブコイル４１０Ｉにおいても、並列キャパシタ４２４と低入力インピーダンスプリアンプ４３０とインダクタ４４１から成る並列共振回路のインピーダンスがｆ０で他の周波数のインピーダンスより高くなるように調整されている。そのためサブコイル４１０Ｉから見ると、第一のサブコイル４１０Ａから第六のサブコイル４１０Ｆの並列共振回路は開放状態に見える。すなわちサブコイル４１０Ｉの導体４１Ｉに延長導体４０５が接続された形状となり、サブコイル４１０Ｉの導体４１Ｉと延長導体４０５との共有部４６０Ｉから見ると、延長導体はダイポールアンテナと見ることができる。
【０１２９】
よってサブコイル４１０Ｉに給電したとき、まず導体４１Ｉにループ電流が構成される。これにより共有部４６０Ｉには電位差が生じるため、延長導体４０５から見ると給電点と同様に扱える。すなわち共有部４６０Ｉが給電点となり延長導体４０５に給電をする。延長導体４０５が螺旋状に配置され、端部が近い位置に配置されるため、この位置で電界結合を生じ、その結果、延長導体４０５はダイポールアンテナでありながらループ形状の電流も構成する。そのとき発生する電流の向きは、共有部４６０Ｉで同一方向の電流を生じるため、サブコイル４１０Ｉの導体４１Ｉと共に八の字の電流を生じ、ＸＹ面に配置された螺旋状の延長導体は、Ｙ方向に磁場を生成し効率よく信号を取得し、感度が上がる。
【０１３０】
本実施形態によれば、コイルユニット間に挿入される延長導体制御回路が追加されたサブコイルの一部を共有する構成とすることにより、第二実施形態と同様に、延長導体制御回路４０３によってサブコイルの配置密度が疎になるのを防止し、感度を高めることができる。また磁場方向に最適なコイルを更に追加することで感度が向上する。
【０１３１】
＜第三実施形態の変形例＞
図１７に示すアレイコイルでは、サブコイル４１０Ｉの磁気結合防止手段として、キャパシタ４２４と低入力インピーダンスプリアンプ４３０とインダクタ４４１から構成されるプリアンプでカップルのみの場合を示したが、これに限定されない。例えば図１８に点線で丸く囲って示すように、キャパシタを用いた方式で隣合うコイルとの磁気結合を除去しても良いし、オーバーラップ方式やインダクタを用いた方法を用いても良い。
【０１３２】
また、第三実施形態は延長導体制御回路を含むサブコイルが表面コイルであったが、これに限定されない。例えばソレノイドコイルであっても良い。このサブコイルとしてソレノイドコイルを用いた例を図１９（ａ）に示す。このアレイコイル７００は、第一のコイルユニット４０１及び第二のコイルユニット４０２は、それぞれ、４つのサブコイル４１０Ａ〜４１０Ｃと４１０Ｊ、４１０Ｄ〜４１０Ｆと４１０Ｋ、から構成されており、コイルユニット４０１、４０２間に延長導体制御回路４０３が配置されている。図中、左端のサブコイル４１０Ｊから右端のサブコイル４１０Ｋの導体の一部（共有部）が延長導体４０５と導体を共有している。
【０１３３】
また延長導体制御回路４０３（４０３−１）の一端には、隣接するサブコイル、ここではサブコイル４１０Ｄ、との磁気結合を除去する手段であるキャパシタを介して端子Ｐ１が設けられ、他端には、同じくキャパシタを介して、端子Ｐ１と接続される端子Ｐ２が設けられたコイル導体が連結されている。端子Ｐ１及び端子Ｐ２を接続することで、図１９（ｂ）に示すように、被写体１０３周囲に巻回されるソレノイドコイル形状のサブコイル４１０Ｌとなる。端子Ｐ１と端子Ｐ２とを接続した状態で、コイルユニットのサブコイルによって、二行四列の表面コイルアレイも同時に形成される。ソレノイドコイル４１０Ｌと、それと重なる位置にあるサブコイルとの間には、適宜磁気結合除去手段が設けられる。図１９（ａ）に示す例では、磁気結合除去手段としてサブコイル４１０Ａとソレノイドコイル４１０Ｌの各導体ループにインダクタを挿入し、相互インダクタンスを調整することで磁気結合を防止している。
【０１３４】
本実施形態のアレイコイル７００の調整方法及び動作は基本的に第三実施形態と同様であるので、説明を省略する。
本変形例によれば、磁場方向に最適なコイルを更に追加するとともに、表面コイルも更に追加することで感度が向上する。
【０１３５】
なお第三実施形態及び本変形例においても、第一実施形態で説明した各変形例や第二実施形態の構成をそれぞれ、或いは組み合わせて適宜採用することができる。例えば、調整用回路素子やインダクタなどを適宜変更したり、第二実施形態のアレイコイルと同様に、さらに延長導体と直接導体を共有しない第三のコイルユニット４０４を追加したりすることも可能である。ＲＦコイルの数を増やすことにより更に感度が向上する。
【０１３６】
以上、説明したように、上述した実施形態のアレイコイルによれば、多チャンネルと高効率高感度を両立できる。また、この多チャンネルと高効率を、配置と回路素子の値の調整とにより実現できる。従って、構成が複雑化することもない。
但し、本発明はこれら実施形態に限定されることなく、要素の追加或いは削除、或いは実施形態の組み合わせなど適宜変更することができる。
【符号の説明】
【０１３７】
０９０・・・座標系、１００・・・ＭＲＩ装置、１０１・・・ＭＲＩ装置、１０２・・・テーブル、１０３・・・検査対象、１１０・・・磁石、１１１・・・磁石、１２１・・・シムコイル、１２２・・・シム電源、１３１・・・傾斜磁場コイル、１３２・・・傾斜磁場電源、１４０・・・シーケンサ、１５１・・・送信ＲＦコイル、１５２・・・ＲＦ磁場発生器、１６１・・・受信ＲＦコイル、１６２・・・受信器、１７０・・・計算機、１７１・・・表示装置、１８０・・・磁気結合防止回路駆動装置、２１０・・・送受間磁気結合防止回路、２１１・・・ＰＩＮダイオード、２１２・・・制御用信号線、２２０・・・送受間磁気結合防止回路、２２１・・・ＰＩＮダイオード、２２１・・・クロスダイオード、２２２・・・インダクタ、２２３・・・制御用信号線、３００・・・傘型ＲＦコイル、３０１・・・直線導体、３０２・・・端部導体、３０３・・・キャパシタ、３１１・・・入力ポート、３１２・・・入力ポート、４００・・・アレイコイル、４０１・・・第一のコイルユニット、４０２・・・第二のコイルユニット、４０３・・・延長導体制御回路、４０３−１・・・キャパシタ、４０５・・・延長導体、４１０・・・サブコイル、４１５・・・導体ループ、４２０・・・ループコイル部、４２１・・・ループ、４２２・・・直列キャパシタ、４２４・・・並列キャパシタ、４３０・・・低入力インピーダンスプリアンプ、４４１・・・インダクタ、４５０・・・送受間磁気結合防止回路、４６０・・・共有部、５００・・・アレイコイル、６００・・・アレイコイル、７００・・・アレイコイル。
【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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