(57)【要約】  磁気共鳴信号を受信する高周波受信コイルは高周波アンテナを有する。高周波アンテナは、一以上の導体(72,74,76,78,172,173,176,180,252,254)を有し、そのうちの少なくとも一は実質的に中空の導体である。少なくとも一の電気的構成部品(100,110,110’,110’’,140,160,200)は実質的に中空の導体内部に設けられる。前記少なくとも一の電気的構成部品はたとえば、バッテリー(100,160,200)、蓄電キャパシタ(140)又は、コイル電子機器(110,110’,110’’)であって良い。
2008503298.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
一以上の導体を有する高周波アンテナ；及び、
前記導体の一による磁気共鳴信号の干渉から遮蔽するために設けられた少なくとも一の電気部品；
を有する、磁気共鳴信号受信用の高周波受信コイル。
【請求項２】
前記導体のうちの少なくとも一が実質的に中空の導体で、かつ、
前記少なくとも一の電気部品が、前記実質的に中空の導体内部に設けられている、
ことを特徴とする、請求項1に記載の受信コイル。
【請求項３】
前記少なくとも一の実質的に中空の導体を有する前記の高周波アンテナの導体が、ほぼ平面状で、その厚さが約5mm未満であることを特徴とする、請求項2に記載の受信コイル。
【請求項４】
前記少なくとも一の実質的に中空の導体を有する前記の高周波アンテナの導体が、複数の柱状導体を有することを特徴とする、請求項2に記載の受信コイル。
【請求項５】
前記少なくとも一の電気部品が、
電源、及び前記高周波アンテナに電力供給する電子機器を有する、
ことを特徴とする、請求項2に記載の受信コイル。
【請求項６】
前記電源が：
前記実質的に中空の導体内部に設けられている、第1電極及び第2電極；並びに、
前記実質的に中空の導体内部に設けられていて、前記電極が共に備えられることでバッテリーを画定する電解質；
を有する、
ことを特徴とする、請求項5に記載の受信コイル。
【請求項７】
前記バッテリーが：
リチウムポリマーバッテリー；
リチウムイオンバッテリー；
ニッケル-金属ハロゲン化物バッテリー；及び、
マグネシウム-金属ハロゲン化物バッテリー；
のうちの少なくとも一を有する、
ことを特徴とする、請求項6に記載の受信コイル。
【請求項８】
前記電源が：
再充電可能なバッテリー；
燃料電池；
蓄電キャパシタ；及び、
交換可能なバッテリー；
のうちの少なくとも一を有し、
前記少なくとも一は前記実質的に中空の導体内部に設けられている、
ことを特徴とする、請求項5に記載の受信コイル。
【請求項９】
前記電力供給用電子機器が回路を有し、
前記回路は、前記電源を再充電し、かつ前記高周波受信コイルによって前記の磁気共鳴信号を受信する間に前記電源を放電する、
ことを特徴とする、請求項5に記載の受信コイル。
【請求項１０】
前記回路が、
RF伝送線によって、前記高周波コイルと選択的に結合するバッテリー再充電システム、
付随する磁気共鳴画像化スキャナの高周波トランスミッタによって生成される高周波信号、及び、
前記付随する磁気共鳴画像化スキャナの磁場勾配コイルによって生成される磁場勾配、
のうちの一を利用することで、前記電源を再充電する、
ことを特徴とする、請求項9に記載の受信コイル。
【請求項１１】
前記少なくとも一の電気部品が、前記実質的に中空の導体によってファラデー遮蔽されているコイル電子機器を有する、
ことを特徴とする、請求項2に記載の受信コイル。
【請求項１２】
前記コイル電子機器が：
前記受信された磁気共鳴信号に対応する変調光信号を出力する電気光学部品；
前記受信された磁気共鳴信号に対応するワイヤレス信号を伝送するワイヤレストランスミッタ；及び、
RFケーブル；
を有する、
ことを特徴とする、請求項11に記載の受信コイル。
【請求項１３】
前記少なくとも一の電気部品が、前記高周波アンテナにおける前記少なくとも一の実質的に中空の導体に集積され、すなわち前記中空導体内部に設けられている電力蓄電構成要素をさらに有し、
前記電力蓄電構成要素は前記コイル電子機器を動作させる電力を供する、
ことを特徴とする、請求項11に記載の受信コイル。
【請求項１４】
前記コイル電子機器が：
前置増幅器；
誘起電流を抑制するための高周波バラン又はトラップ；
高周波励起動作中に前記コイルをデチューニングする回路；及び、
制御信号に応じて前記受信コイルを停止させる安全性インターロック回路；
のうちの少なくとも一を有する、
ことを特徴とする、請求項11に記載の受信コイル。
【請求項１５】
前記コイル電子機器がバッテリー再充電回路を有することを特徴とする、請求項11に記載の受信コイル。
【請求項１６】
前記少なくとも一の中空導体が、少なくとも二の中空導体を有し、
前記少なくとも一の電気部品は：
前記中空導体のうちの一の内部に設けられた電源；及び、
前記中空導体のうちの他方の内部に設けられ、前記電源によって電力供給されるコイル電子機器；
を有する、
ことを特徴とする、請求項2に記載の受信コイル。
【請求項１７】
前記少なくとも一の電気部品が：
二のバッテリー；
バッテリー再充電回路；
一のバッテリーと前記コイル、及び他方のバッテリーと前記バッテリー再充電回路との接続を切り換える回路；及び、
前記動作バッテリーが実質的十分に放電されたことを示唆し、そのように示唆されたときに前記切り換え回路が他のバッテリーに切り換えることを特徴とするバッテリー充電状態センサ；
を有する、
ことを特徴とする、請求項1に記載の受信コイル。
【請求項１８】
前記実質的に中空な導体が、プリント回路基板上に設けられた薄膜導電性材料を有し、
前記薄膜導電性材料の一部は、前記回路基板から剥離され、前記少なくとも一の電気部品を包み込むことによって前記少なくとも一の電気部品を閉じこめる、
ことを特徴とする、請求項2に記載の受信コイル。
【請求項１９】
プリント回路基板上に設けられ、前記少なくとも一の電気部品が上に設けられている薄膜導電性材料；及び、
前記少なくとも一の電気部品を被覆し、前記薄膜導電性材料によって密閉されることで、前記少なくとも一の電気部品を包み込む導電性被覆体；
を有する、請求項2に記載の受信コイル。
【請求項２０】
磁気共鳴信号を受信する高周波受信コイルであって：
一以上の電気部品を有する高周波アンテナ；
前記高周波アンテナと共に設けられることで前記高周波アンテナを動作させる電子機器；及び、
前記導体のうちの一の上又は内部に設けられ、前記電子機器を駆動させる電力を供給する少なくとも一のバッテリー；
を有する受信コイル。
【請求項２１】
前記少なくとも一のバッテリーが、前記一以上の導体における少なくとも一の実質的に中空の導体内に含まれることを特徴とする、請求項20に記載の高周波受信コイル。
【請求項２２】
対象物を画像化する磁気共鳴画像化スキャナであって：
検査領域において、実質的に時空間的一定の磁場を発生させる主磁石；
前記検査領域において、選択された磁場勾配を発生させる磁場勾配コイル；及び、
請求項1に記載の高周波受信コイル；
を有する磁気共鳴画像化スキャナ。
【請求項２３】
前記少なくとも一の電気部品が、バッテリー、蓄電キャパシタ、燃料電池及び、コイル電子機器で構成される群から選択されることを特徴とする、請求項21に記載の磁気共鳴画像化スキャナ。
【請求項２４】
RF伝送線によって前記高周波受信コイルと選択的に結合するバッテリー再充電システムをさらに有し、
前記少なくとも一の電気部品がバッテリーを有する、
ことを特徴とする、請求項22に記載の磁気共鳴画像化スキャナ。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は磁気共鳴技術に関する。磁気共鳴技術は特に、磁気共鳴画像化用の表面受信コイルでの用途が見いだされている。このことについては本明細書で挙げている参考文献で説明されている。しかしそれだけではなく、ヘッドコイル、バードケージ型コイル及び、磁気共鳴画像化、磁気共鳴分光等で使用される他の局所高周波受送信コイルへの用途も見いだされている。
【背景技術】
【０００２】
局所高周波受信コイルは、画像化される領域近傍に設置可能な磁気共鳴信号ピックアップを供する。表面コイル又は表面コイルのアレイはたとえば、画像化される解剖学的特徴物と接した状態又は、それと近接した状態で設けられて良い。それによって画像化領域から放出される磁気共鳴信号と結合する良好な高周波が供される。同様に脳の画像化中におけるRF結合を改善するため、ヘッドコイルが対象物の頭上に設けられて良い。局所コイルは一般的に、信号処理、ノイズ除去、受信された磁気共鳴信号の前置増幅などに用いられるコイル電子機器を有する。これらのコイル電子機器は一般に、動作用に電力を必要とする。
【特許文献１】国際公開第03/107505号パンフレット
【特許文献２】国際公開第03/107506号パンフレット
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００３】
従来、コイル電子機器を動作させる電力は大抵の場合、離れた電源から磁気共鳴スキャナ孔に入り込み、局所コイルと接続する電力リード線を介して供給されていた。しかし、そのような延在した電力リード線は、磁気共鳴画像化手順における伝送段階での安全性に関する懸念がある。その理由は、電力リード線は低インピーダンスのリード線であり、高周波励起によって誘起される定在波を保持できるからである。そのため、定在波は電力リード線を実質的に加熱してしまう。
【０００４】
既存の表面コイルに関する別な問題は、実質的にファラデーシールドによって遮蔽されているコイル電子機器がコイル支持体上での空間を占有し、コイルの高周波特性を歪めてしまう恐れがあることである。一般的には、電子機器は表面コイル上に、高周波アンテナからある程度離れた場所に設けられることで、問題となる感度パターンの歪みは減少する。この構成はトレードオフを含むことになる。電子機器がコイルに近づくことで高周波の歪みが大きくなる、しかし、電子機器がコイルから離れることで表面コイル領域が増大する。互いが近接した状態でパッケージされているコイルアレイの場合においては、コイル領域の増大は特に問題である。
【課題を解決するための手段】
【０００５】
本発明は、上述の限界及び他の問題を解決するために改善された装置及び方法について検討する。
【０００６】
一の態様に従うと、磁気共鳴信号を受信するための高周波受信コイルが開示されている。高周波アンテナは一以上の導体を有し、そのうちの少なくとも一は実質的に中空導体である。少なくとも一の電気部品は実質的に中空の導体内部に設けられる。
【０００７】
他の態様に従うと、磁気共鳴信号を受信するための高周波受信コイルが開示されている。高周波アンテナは一以上の導体を有する。高周波アンテナを動作させる電気機器が、高周波アンテナと共に設けられている。少なくとも一のバッテリーが、電子機器を駆動する電力を供給する。
【０００８】
さらに他の態様に従うと、対象を画像化する磁気共鳴スキャナが開示されている。主磁石は、検査領域内において、実質的に時空間的に一定である磁場を生成する。磁場勾配コイルは、検査領域内において、選択された磁場勾配を生成する。高周波受信コイルは、(i)少なくとも一が実質的に中空である一以上の導体、及び(ii)前記少なくとも一の実質的に中空の導体内部に設けられている少なくとも一の電気部品、を有する。
【発明の効果】
【０００９】
一の利点は、高周波コイルの延在した電力供給用の入力リード線を使用せずに済むこと及び、磁気共鳴画像化スキャナにおけるそのようなリード線に関する安全性の懸念を払拭することである。
【００１０】
他の利点は、コイル電子機器が遮蔽されているため、高周波歪みが減少することである。
【００１１】
さらに他の利点は、ワイヤレス局所コイルを供することである。
【００１２】
数多くの付加的利点及び長所は、好適実施例に関する以下の詳細な説明を読むことによって、当業者に対しては明らかになる。
【実施例】
【００１３】
本発明は、様々な構成要素及びその構成要素の構成、並びに、様々な動作方法及び、動作方法の構成をとって良い。図は好適実施例の図示を目的とするだけであり、本発明を限定するものとしてみなされるべきではない。
【００１４】
図1を参照すると、磁気共鳴画像化センサ10は、内部にかかる対象物16が存在する、一般的に円柱のスキャナ孔14を画定する筐体12を有する。主磁場コイル20が筐体12内部に設けられ、スキャナ孔14の中心軸22にほぼ平行な主磁場B0を発生させる。主磁場コイル20は、たとえ抵抗性の主磁石を使用しても良いとしても、一般的にはクライオシュラウド24内部に設けられている超伝導コイルである。筐体12はまた、孔14内で磁場勾配を選択的に発生させるための磁場勾配コイル30をも格納すなわち支持している。筐体12は、磁気共鳴を選択的に励起するための高周波の全身用コイル32をさらに格納すなわち支持している。筐体12は一般的に、スキャナ孔14を画定する内部表面ライナ36を有する。
【００１５】
バッテリーによって電力供給される高周波表面コイル44が孔14の内部において、対象物16に近接又は、接触した状態で設けられている。再充電スタンド46は、孔14外部に設けられ、表面コイル44のバッテリーを再充電する。単一表面コイル44が図示されているが、用途によっては、たとえば、パラレルイメージングのための受信器の位相アレイ、感度エンコーディング(sensitivity  encoding)(SENSE)画像データを取得するためのSENSEコイルアレイなどを画定するために、複数の表面コイルが使用される。主磁場コイル20は主磁場B0を生成する。磁気共鳴画像化コントローラ50は、磁場勾配コントローラ52を動作させることで、磁場勾配コイル30を選択的に駆動させ、高周波コイル32と結合する高周波トランスミッタ54を動作させることで、対象物16に対して高周波励起パルスを選択的に注入する。
【００１６】
磁場勾配コイル30及び、高周波コイル32を選択的に動作させることによって、磁気共鳴が発生し、対象物16の関心領域の少なくとも一部で空間的に符号化される。勾配コイル30を介して、選択された磁場勾配を印加することによって、たとえばデカルト座標での軌道、複数の動径軌道又は螺旋軌道のような選択されたk空間での軌道が妨害される。画像データ取得中、磁気共鳴画像化コントローラ50は、高周波受信コイル44又は、同様の局所コイルのアレイと結合する高周波受信器56を動作させることで、磁気共鳴データメモリ60に保存される磁気共鳴サンプルを取得する。
【００１７】
取得された画像データは、再構築処理装置62によって画像表現に再構築される。k空間サンプリングデータの場合、フーリエ変換に基づいた再構築アルゴリズムが使用されて良い。取得される磁気共鳴画像データの形式によっては、フィルタリングされた逆投影法に基づく再構築法のような他の再構築アルゴリズムが使用されても良い。再構築処理装置62によって生成された再構築画像は、像メモリ64内に保存され、かつユーザーインタフェース66上で表示され、不揮発性メモリ上で保存され、局所イントラネット若しくはインターネットで伝送され、閲覧され、保存され、操作などをされることが可能である。ユーザーインタフェース66はまた、放射線科医、放射線技師又は、磁気共鳴画像化スキャナ10を操縦する他の人が、磁気共鳴画像化コントローラ50と通信することで、磁気共鳴画像化手順を選択、修正及び実行できるようにする。
【００１８】
説明された磁気共鳴画像化システムは例として図示しているだけである。ここで説明されている高周波受信器は、実質的に如何なる型の磁気共鳴画像化スキャナを使用しても良い。そのようなスキャナの型には以下に限定されるわけではないが、水平孔スキャナ(horizontal  bore  scanners)、垂直孔スキャナ(vertical  bore  scanners)、オープン磁石スキャナ(open  magnet  scanners)が含まれる。しかも、ここで説明されている高周波受信コイルは組み合わせることで、パラレルイメージング、SENSEイメージングなどの受信コイルのアレイを画定することが可能である。
【００１９】
図2を参照すると、表面コイル44は、ほぼ平面の絶縁性基板70を有し、その基板上には一以上の導体72、74、76及び78が設けられている。図示された表面コイル44では、キャパシタ80、82、84及び86が導体72、74、76及び78の隣接対と接続することで、長方形の高周波アンテナを形成する。所望の高周波特性に応じて、他のリアクタンス、導体又は、導体間の直接的なオーミック接続を使用することが可能である。しかも、環状アンテナ、アンテナ環のアレイ、ダブルD、サドルコイルなどのような他の高周波アンテナ構成を使用することも可能である。
【００２０】
引き続き図2を参照しながら、さらに図3Aを参照すると、導体72は実質的に中空の導体で、その内部には第1電極90及び、電解質92が設けられている。第1電極90は、孤立絶縁体94及び絶縁性両面間接続端子によって、実質的に中空の導体72から離れて設けられている。蓄電バッテリー100は、第1電極90、電解質92及び、実質的に中空の導体72をコーティングする第2電極98を有する。電気リード線102は第1電極90と接続し、中空の導体72を介して第2電極98と接続する。
【００２１】
図3Aで例示されている実施例では、第2電極は実質的に中空の導体72をコーティングし、中空導体によって支持されているが、他の実施例では、物理的に分離した第2電極が供されても良い。逆に、実質的に中空の導体72が適切な電極材料で構成されている場合には、コーティング電極98を省略しても良く、実質的に中空の導体72が第2電極の役目を果たす。
【００２２】
しかも、個々の孤立体94は実施例によっては、より連続的な多孔性スペーサで置換される。その際、電解質92は多孔性スペーサへしみこむ、すなわちつぎ込まれる。連続的なスペーサと二の分離した電極とを組み合わせた実施例では（実質的に中空の導体72の表面をコーティングする一の電極98を有するのとは反対に）、電極は丸める、すなわち巻き上げることで、円柱、角柱又は、電極表面における高面積-体積比を供する他の形状をとっても良い。一又は両方の電極はまた多孔性となることで、電極表面領域を増大させても良い。
【００２３】
一の好適実施例では、図3Aのバッテリー100は、リチウムポリマーバッテリー（Liポリバッテリーと呼ばれることもある）で、電解質92は、半固体、ゼリー状の固さを有するポリマーゲルである。あるいはその代わりに、固体又は液体の電解質を使用しても良い。バッテリー電極及び電解質は、非磁性材料で構成されなくてはならない。実施例によっては、バッテリー100は、グラファイト電極及び、リチウムコバルト酸化物電極を有するリチウムイオンバッテリーである。任意で、非磁性でありうるコバルト酸化物電極は、明確に非磁性であるマンガン酸化物電極によって置換される。リチウム電極をシリコンで置換することによって、エネルギー容量を増大させる、又はマグネシウムによってリチウム電極を置換することも考えられる。他の実施例では、バッテリー100は、ニッケル水酸化物電極及び、金属水素化物電極を含むニッケル-金属ハロゲン化物バッテリーである。たとえば、金属水素化物材料は、非磁性のマグネシウム水素化物電極であって良い。
【００２４】
図3Aのバッテリー100は単なる例に過ぎない。当業者にとって、バッテリー出力電圧を増大させる、又は他のバッテリー特性を調節する修正を行うことが可能であろう。そのような修正には以下に限定されるわけではないが、直接又は並列に相互接続する、複数の第1電極を使用する手順、曲がりくねった電極、丸められた電極、多孔性電極又は、他の高表面領域電極を有する手順、電極表面を粗くすることで、電極の表面積を増大させる手順などが含まれるだろう。好適実施例では、バッテリー100は再充電可能なバッテリーである。他の実施例では、バッテリー100は、再充電不可だが、その代わりに実質的に放電したときには、実質的に中空の導体72、第1電極90及び電解質92を含むバッテリーユニットに置換される。
【００２５】
引き続き図2を参照しながら、さらに図3Bを参照すると、電気リード線102は、実質的に中空の導体72と導体78内部に設けられているコイル電子機器110とを接続する。導体78もまた、実質的に中空の導体である。図2から分かるように、リード線102には、プリント回路基板70上に設けられたプリント基板線が含まれる。リード線102は、絶縁性の両面間接続端子114を介して、実質的に中空の導体78に入り込む。
【００２６】
それに加えて、原則的には導体72、導体74、導体76及び導体78外部表面で取得される受信磁気共鳴信号は、一以上のRF伝送電気ワイヤ、同軸ケーブル又は他の導体116によって、導体78内部に設けられているコイル電子機器110に伝送される。実施例によっては、導体116は、キャパシタ80、キャパシタ82、キャパシタ84及びキャパシタ86のうちの一を横切って接続する。たとえば図1は、導体116がキャパシタ84を横切って接続する状態を図示している。これは単なる例にすぎない。当業者は、二点選択、四点選択又は、他のRF信号伝送方法を実装するためのRF接続を供することが十分可能である。
【００２７】
任意で、バッテリー及び電子機器は、同一導体中において互いに空間的に隔離した状態で格納することが可能である。しかしそのような場合、電解質は電子機器から電気的に孤立した状態が保持されなくてはならない。このことは大抵の場合、電子機器と電解質とを物理的に隔離することで十分に達成される。
【００２８】
有利なことに、実質的に中空の導体78はファラデーシールドの役割を果たすことで、コイル電子機器110を電磁干渉から遮蔽する。よって、コイル電子機器110には別個の遮蔽は必要ない。別個のコイル電子機器の遮蔽は、磁束排斥、渦電流又はコイルの感度パターンを歪める効果を生じさせる恐れがあるので、別個の遮蔽を必要としないというのは利点である。
【００２９】
コイル電子機器110は、実質的に中空の導体78の内部面に固着された、絶縁性プリント回路基板120上に適切に設けられる。あるいはその代わりに、メタルコアプリント回路基板のような導電性プリント回路基板が、孤立絶縁体を用いることによって、実質的に中空の導体78内部に設けられても良い。図示された例では、反応性チョーク(reactive  choke)122は、電気リード線102を介してバッテリーから受け渡される電力の高周波成分を抑制し、フィルタリングされた電力は、電気部品を実施する、特定用途向け集積回路(ASIC)の駆動に用いられる。ASIC124は、適切なコイル電子機器部品の一例である。プログラムされたコントローラ、マイクロプロセッサ、FPGA、相互接続された個別の電子機器部品などは、ASIC124の代わりになりうるし、又ASIC124に加える形で含まれても良い。
【００３０】
コイル電子機器110はたとえば、
交流又は直流電力変換；
コイル44に接続する整合回路の前置増幅器；
誘起電流を抑制するための高周波バラン、トラップ等；
磁気共鳴画像化手順における伝送段階での磁気共鳴周波数からコイルをデチューニングする回路；
安全性インターロック回路；
遠隔制御可能なチューニング回路；
バッテリーの再充電回路；
バッテリーの充電状態を決定する充電状態回路；
などを有して良い。コイル電子機器110はまた、受信磁気共鳴信号に対応する出力信号を出力する。図1及び図3Bに図示された実施例では、電子機器110は、信号をRFケーブル130へ出力する。RFケーブル130は、同軸又は三軸ケーブルであることが好ましく、第2絶縁性両面間接続端子132を介して、実質的に中空の導体78の内部から外へ出て、高周波受信器56と接続し、かつ任意で、バッテリーを再充電するためにバッテリー再充電器とも接続する。
【００３１】
中空導体内部に小型化された電子機器を設けることで全面への遮蔽が供される一方、コイル導体上に電子機器を設けることも検討される。コイル導体上での、小型化された電子機器のこのような構成は、電子機器の単一面遮蔽を供し、短い接続導線を促進する。
【００３２】
図4Aを参照すると、他の実施例では、実質的に中空の導体72は、実質的に中空の導体72内部に設けられた蓄電キャパシタ140である。蓄電キャパシタ140は、誘電材料146を挟む、第1導電性キャパシタ板142及び、第2導電性キャパシタ板144を有する平行板キャパシタである。蓄電キャパシタ140は、孤立絶縁体150及び孤立絶縁体152並びに、絶縁性の両面間接続端子96によって、実質的に中空の導体72から離れた場所に設けられている。たとえ平行板キャパシタが図示されているとしても、たとえば“缶型”の曲がったキャパシタ、電解質キャパシタなどのように、実質的に如何なる型の蓄電キャパシタが使用されても良い。
【００３３】
実施例によっては、バッテリー又は蓄電キャパシタは、表面コイル44が使用される前に充電器46で充電され、蓄積された電気が実質的に失われるときにはいつでも再充電される。他の実施例では、バッテリー又は蓄電キャパシタは、磁気共鳴画像化手順における高周波励起段階で充電される、つまり、バッテリー又は蓄電キャパシタは、磁気共鳴励起中に高周波トランスミッタ54によって充電される。バッテリー又はキャパシタは、磁気共鳴画像化手順における読み出し段階で電力を必要とすることで放電する。さらに別な実施例では、バッテリー又はキャパシタは、各走査の間にRFケーブル130で充電される。さらに別な実施例では、充電は、磁場勾配コイル30を利用した磁場勾配によって誘起される。又は、別な電磁力の伝送を利用しても良い。
【００３４】
図4Bを参照すると、さらに別な実施例では、実質的に中空の導体72の内蔵型蓄電バッテリー160が、実質的に中空の導体72内部に設けられている。内蔵型蓄電バッテリー160は、リチウムポリマー蓄電バッテリーで良いし又は、実質的に如何なる型のバッテリーであっても良い。実施例によっては、バッテリー160は、電気リード線102を介することで再充電可能である。他の実施例では、バッテリー160は、実質的に放電されたときに置換される使い捨てバッテリーである。これらの実施例においてバッテリー160の置換を促進するため、実質的に中空の導体72は、端部162及び端部164を有する取り外し可能なふた、又は取りだし可能な開口部を有する。バッテリー160が使い捨て可能であるような実施例では、バッテリー160と電気リード線102との接続はまた、バッテリー交換中に取り外すことのできる電気コネクタ（図示されていない）をも有して良い。典型的には、内蔵型蓄電バッテリー160は、実質的に中空の導体72からバッテリー160を隔離する絶縁性筐体を有する。あるいはその代わりに、孤立絶縁体を使用することで、バッテリー160を実質的に中空の導体72から離れた場所に設けても良い。
【００３５】
図5A及び図5Bを参照すると、コイル電子機器110の出力信号の導電性RF電気的結合が、光又はワイヤレス結合に置換されて良い。詳細に図5Aを参照すると、修正されたコイル電子機器110’は、図3BのASIC124と実質的に同様なASIC124’を有する。ただし、ASIC124’は、電気光学部品166を駆動させ、受信した磁気共鳴信号に対応する変調光信号を出力する点はASIC124とは異なる。電気光学部品166はたとえば、直接変調される又は、光変調部品と光学的に結合する、発光ダイオード又は半導体レーザーであって良い。電気光学部品166は、図3AのRFケーブル130を置換する出力光ファイバ130’と結合する。
【００３６】
詳細に図5Bを参照すると、修正されたコイル電子機器110’’は、図3BのASIC124と実質的に同様なASIC124’を有する。ただし、ASIC124’は、ワイヤレストランスミッタ構成要素168を駆動させ、受信した磁気共鳴信号に対応する変調高周波信号を出力する点はASIC124とは異なる。変調された出力高周波信号は、磁気共鳴周波数からずれるように周波数シフトする。ワイヤレストランスミッタ構成要素168はたとえば、中間周波数(IF)発生装置と結合するヘテロダインミキサであって良い。ワイヤレストランスミッタ部品168は、実質的に中空の導体78外部で延在する出力アンテナ130’’と結合する。出力アンテナ130’’は、図3AのRFケーブル130を置換する。任意で、出力アンテナ130’’はまた、再充電電力を受け取る入力アンテナ機能する、及び/又は、コイル切り換え信号若しくは、適応ゲイン制御(AGC)信号のような動作指示を受信するのに使用することが可能である。
【００３７】
ワイヤレス又は光通信では、ワイヤレス又は光通信がアナログよりはデジタルとなるように、電子機器であるASIC124’、ASIC124’’又は他の電子機器モジュールは任意で、アナログ-デジタル変換を有する。一の適したデジタル伝送用の電子回路実施例は、高周波前置増幅器及び、アナログ-デジタル変換器を有する。前置増幅器は、アナログ-デジタル変換器の最大範囲が使用されるように制御可能であることが好ましい。実施例によっては、電子機器はまた、伝送中にコイルを切り離すマイクロメカニカル(MEMS)スイッチをも有する。あるいはその代わりに、PINダイオード又は、別な電子切り離しスイッチが使用される。電子機器124’及び、電子機器124’’はまた、前置増幅器及びアナログ-デジタル変換回路のような、様々な動作素子を制御する、プログラム可能なデジタル論理回路をも有して良い。
【００３８】
高周波表面コイル44は、ほぼ平面状のコイルで、正確にはプリント回路基板上にパターニングされた銅の膜を設けることによって形成される薄膜コイルでのようなものである。導体72、導体74、導体76及び導体78は、たとえば厚さ約5mm未満のように薄いのが好ましい。図3Aのリチウムイオン又はリチウムポリマーバッテリー100は、そのような薄さで十分作製される。同様に、ASIC124、ASIC124’及びASIC124’’は、一般的にはシリコン又は他の半導体基板上で作製され、薄く、実質的に中空の導体78に十分適合可能である。チョーク122のような別個の部品の中には、大きすぎて、薄く、実質的に中空の導体78に適合できないものもあるだろう。そのような場合、導体78は厚くしても良く、あるいはその代わりに、これらの大きなそれぞれの素子は、プリント回路基板70上で、実質的に中空の導体78外部に設けられて良い。その際、任意で別個の遮蔽を有しても良い。
【００３９】
導体72、導体74、導体76及び導体78は、銅又は他の導電性材料で構成されて良い。あるいはその代わりに、導体72、導体74、導体76及び導体78は、外部面及び内部面に数μmの金属が成膜された、たとえばプラスチックのような薄い絶縁材料で構成されても良い。実質的に中空の導体72及び78の場合、金属の成膜は、中空部分を画定する内部面から任意で省略される。そのような場合、導体72及び78の絶縁材料によって、導体72及び78内部でバッテリー、キャパシタ、電子機器などが電気的に孤立する。それによって、別個の絶縁体すなわち、孤立絶縁体を任意で省略できる。
【００４０】
図6Aを参照すると、実質的に中空の導体78を（また同様に、実質的に中空の導体72についても）作製する一の適切な方法では、銅薄膜又は他の導電性材料薄膜が、プリント回路基板70上に設けられている。薄膜銅の選択領域781上に、電子機器110、電子機器110’及び電子機器110’’（図6Aには図示されていない）を設置した後、銅薄膜の隣接部分782は、プリント回路基板70から剥離され、折り重ねされる、すなわち電子機器を包み込む。包み込むように剥離された部分782の端部は、溶接部783又は、他の適切な密閉手段によって適切に密閉されることで、実質的に中空の導体78が形成される。
【００４１】
図6Bを参照すると、実質的に中空の導体78を（また同様に、実質的に中空の導体72についても）作製する他の適切な方法では、銅薄膜又は他の導電性材料薄膜が、プリント回路基板70上に設けられている。薄膜銅の選択領域784上に、電子機器110、電子機器110’及び電子機器110’’（図6Bには図示されていない）を設置した後、被覆金属ホイル785又は、他の被覆導電性ホイルが電子機器上に設けられる。被覆金属ホイル785の端部が溶接部786、溶接部787又は、他の適切な密閉手段によって適切に密閉されることで、実質的に中空の導体78が形成される。
【００４２】
磁気共鳴信号の受信は、一般的には導体72、導体74、導体76及び導体78外部で行われる。磁気共鳴信号が導体72、導体74、導体76及び導体78への侵入は、導電性材料における磁気共鳴信号の表皮厚さで制限される。従って、導体72及び導体78の実質的に中空の性質は、一般的には表面コイル44の高周波特性に強く影響しない。しかも表面コイル44では、実質的に中空の導体72、78は、図2で図示されているように、アンテナの反対側で対称性を有するように配置されるので、中空導体によって導入される恐れのある高周波特性での非対称性が減少する。さらに、導体74及び導体76も任意で実質的に中空な構造にすることで、さらにコイルの対称性が増大する。
【００４３】
上の類推で、金属ホイル被覆体782、785内部の領域を、電解質及び電極で満たすことが可能で、真空密閉される、又はさもなければ、バッテリーが形成される。
【００４４】
図7A及び図7Bを参照すると、他の高周波コイル44’について説明されている。コイル44’はほぼ平面状のコイルというわけではなく、むしろ八の棒状導体からなるエンドキャップバードケージ型コイルである。コイル44’は、複数のほぼ柱状の導体172、173を有する。二の導体172、173は、互いにほぼ並行に配置され、コイルの棒部分を画定する。導電性エンドキャップ176は、平行導体172、173のうちの一端に設けられ、導電性環180は、平行導体172、173の反対側端部に設けられている。八の棒部分は、七の柱状導体173を有する。七の柱状導体173は、中身の詰まった柱状導体、又は中空の柱状導体のいずれかであって良い。八以外の個数の棒部分を用いても良い。バードケージ型の実施例によっては、エンドキャップ176が第2環によって置換されるものもある。
【００４５】
引き続き図7Aを参照し、さらに図7Bを参照すると、コイル44’の八の棒部分は柱状の導体172であって、中空の棒部分内部の少なくとも一部には、第1電極190、第2電極198及び、電解質192が設けられている。電極190、198は、電解質で満たされた多孔性絶縁体によって、実質的に中空の柱状導体172から離れた場所に適切に設けられている。そして、孤立絶縁体194によって、柱状導体172の壁から隔離されている。蓄電バッテリー200は、電極190、電極198及び、電解質192を有する。電極は任意で曲げる、又はそうでなければ、連続的な電解質192が隔離状態を供することで、表面と体積との比を増大させるような形状をとる。それに加えて、電極を粗くする、又は多孔性にすることで、表面領域を増大させることも可能である。一の実施例では、バッテリー100は、電解質192が半固形ゼリー又はゲルの固さを有するリチウムポリマーバッテリーである。電気リード線202は、絶縁性両面間接続端子196を介して第1電極190及び、第2電極198と接続する。図7Aで図示されているように、電気リード線202は、バッテリー200と、エンドキャップ176上に設けられているコイル電子機器モジュール210とを接続する。電子機器モジュール210がエンドキャップ176の内部表面上に図示されているが、実施例によっては、外部表面つまり、患者から離れた場所に電子機器モジュールを設けることが検討される。あるいはその代わりに、リード線は、中空の棒、端部環又はエンドキャップを介して、中空の空間内に設けられている電子機器へ延在して良い。コイル電子機器モジュール210は、RFケーブル、光ファイバ又はワイヤレス信号出力を有して良い。
【００４６】
コイル44’の電子機器モジュール210は、分離した遮蔽箱内部のエンドキャップ176上に設けられている。そのモジュールがエンドキャップ176上に設けられているため、コイル44’の高周波特性へ、この分離した遮蔽が及ぼす影響は一般的には小さい。しかし、コイル電子機器を中空内部であって、導体172、中空端部環又は中空エンドキャップのうちの一の体積外に設けることも検討される。よって、分離した電子機器遮蔽が不要となる。電子機器を中空環内部に設けることは、たとえば、隔離して遮蔽される電子機器を設けるのに、エンドキャップ又は他の都合の良い面を有していないバードケージ型コイルにおいては有用である。
【００４７】
バッテリー200は任意で、図4Aで例示されたような蓄電キャパシタ又は、図4Bで例示されたような内蔵バッテリーユニットである。これらは柱状空間に適合する幾何学的形状を有する。置換可能なバッテリーパックの場合、実質的に中空の棒状導体172の端部は任意で、バッテリーパックの出し入れ及び置換できるように取り外し可能な、装着キャップ又はくさび嵌合キャップを有する。他に検討される変化では、一より多い棒状導体はバッテリー又は他の電源を有して良い。その際、複数の電源は直接、並列又は、電子機器モジュール210へ給電する他の構成で接続される。同様に、バッテリー及び/又は、コイル電子機器は、エンドキャップ又は環の中空領域に設けられて良い。
【００４８】
図8を参照すると、高周波受信表面コイル244は、アンテナループ250及び、それと結合する電子機器252を有する。電子機器252は、アンテナループ250の導体内部には含まれない。電子機器252を駆動させるバッテリー254は、表面コイル244に固着されている。バッテリー254は非磁性材料で構成され、リチウムイオンバッテリー、リチウムポリマーバッテリー、ニッケル金属水素化物などのようなものであって良い。アンテナループ250上部にバッテリー254を設置することで、有利に渦電流による歪みを減少する。たとえ図示されたバッテリー254が直線状のバッテリー筐体を有しているとしても、バッテリーを曲げることで、アンテナループ250の曲率に適合させることが可能なのは明らかである。アンテナループ250上部に設けられ、絶縁層、膜、コーティングなどによってアンテナループとは隔離されている細い表面導線256は、バッテリー254と電子機器252とを接続する。
【００４９】
図9を参照すると、高周波受信表面コイル344は、キャパシタ356によって接続される、二の実質的に中空の導体352、354によって形成されるアンテナループを有する。アンテナループと結合する電子機器360は、実質的に中空の導体352、354の外部にある。二の実質的に中空の導体352、354の各々はバッテリーを有する。たとえば、二の実質的に中空の導体352、354の各々は図3Aに図示されている断面に適合するバッテリーを有しても良い。導体352中のバッテリーは、電子機器360と接続する二のバッテリー端子362を有する。全四のバッテリー端子362、364を電子機器360近傍に設置することで、コイル344には実質的に直流電流が流れない。そのような直流電流は一般的には主磁場B0に歪みを生じさせる。
【００５０】
図9で図示されているように二のバッテリーを使用するのも有利である。二のバッテリーを利用することにより、単一バッテリーの利用よりもより多くの電力及び/又は、より高電圧を供給できることに加え、画像化の最中に第1動作バッテリーが実質的に放電した場合に一のバッテリーから他のバッテリーへ電力供給を切り換えることが可能となる。付加的なバッテリーを含めることも考えられる。たとえば、図2で図示されたコイル44では、三又は全てである四の導体72、74、76及び78が中空構造で、かつバッテリーを有して良い。再充電前に有利になるように放電するバッテリーでは、電子機器は、充電レベルセンサ、一のバッテリーが実質的に放電されたときにバッテリー間の切り換えを行うための回路及び、実質的に放電されたバッテリーに充電を制限する充電回路をさらに有する。
【００５１】
高速処理臨床用磁気共鳴画像化環境では、バッテリーの再充電時間が重要になるだろう。一の方法では、交換バッテリーが迅速に導体内部で設置できるように、バッテリーは取り外し可能である。たとえば、図4Bの内蔵型蓄電バッテリー160は、任意で取り外し可能で、図8の外部バッテリー254も取り外し可能である。導体がバッテリーの一の電極を形成するような実施例では、取り外しはより困難となる。集積バッテリーを有する導体を置換することも考えられるが、置換される導体がコイルの受信特性を変化させてしまう恐れがある。しかも、バッテリーが取り外し可能で、一旦コイルから取り外されたときに再充電される場合には、急速な再充電は依然として利点となる。
【００５２】
適切な急速再充電システムについては、ファン・ビーク(Van  Beek)他が、特許文献1及び特許文献2で説明している。これらのバッテリー再充電システムは、異なる画像化処理過程の間での比較的短い時間間隔で、部分的又は完全に再充電するのに、高電流を利用する急速充電法を用いる。しかも、これらの再充電法は一般的には、長時間にわたってバッテリー性能を劣化させない。さらに、ファン・ビークのバッテリー再充電システムは、RF専用の伝送線を利用して伝送することが可能な高周波再充電電流を使用して良い。ファン・ビークの再充電システムは適しているが、当業者は他の型のバッテリー再充電システム及び方法を使用しても良い。しかも実施例によっては、取り外し可能で、使い捨ての（つまり再充電ができない）バッテリーが用いられる。
【００５３】
キャパシタの充電には電気化学反応が含まれず、キャパシタの内部抵抗は一般的に小さいため、急速再充電法はまた一般に、図4Aで図示されているような蓄電キャパシタ140のようなキャパシタによる蓄電でも使用可能である。
【００５４】
本明細書で例示的に説明されているコイルは、ほぼ平面状の表面コイル44及び、エンドキャップバードケージ型コイル44’を有する。当業者は、他の型の受信コイルを設計するときに、本明細書で開示された、電源の集積方法及びコイル電子機器の遮蔽方法を十分に使用することができる。しかも、局所電送コイル又は、局所伝送/受信コイルも同様に、コイルにおける一以上の実質的に中空の導体内部に設けられる、又はそれに集積される、バッテリー及び/又はコイル電子機器を使用しても良い。
【００５５】
“実質的に中空の導体”又はそれと同様の語が本明細書中では、対象となるバッテリー、蓄電キャパシタ、コイル電子機器又は、他の電気構成部品を十分格納できるほどに大きな内部中空容積を有する導体を意味することは明らかである。たとえば、図2の実質的に中空の導体78について検討すると、コイル電子機器を格納するためには、この”L”字形状の導体のうちの一の足又は、その一の足の一部のみが中空であれば十分であろう。この場合、実質的に中空の導体78の他の足はまた、中空の外部体積を有しても良いし、中空の外部体積がない状態で満たされても良い。
【００５６】
さらに、バッテリー及び蓄電キャパシタについて本明細書では説明されているが、他の電源がコイル導体上又は、実質的に中空のコイル導体内に設けられても良い。たとえば、ワイヤレス受信コイルに電力供給するため、実質的に中空のコイル導体内部に燃料電池を使用することが考えられる。
【００５７】
本発明は、好適実施例を参照することで説明された。明らかに、他の人が上述の詳細な説明を読み、理解すれば、修正及び変化が思いつく。そのような修正及び変化は「特許請求の範囲」の請求項又は、その均等物の範囲内にあるので、それらは本発明に含まれる物とみなされるべきである。
【図面の簡単な説明】
【００５８】
【図１】磁気共鳴信号を受信するための高周波表面コイルを有する磁気共鳴画像化システムを概略的に図示している。
【図２】図1の表面コイルの上面を図示している。
【図３Ａ】図2のコイルの断面A-Aを図示している。その断面図は、集積されたバッテリーを含むコイルの実質的に中空の導体を図示している。
【図３Ｂ】図2のコイルの断面B-Bを図示している。その断面図は、コイル電子機器を含むコイルの実質的に中空の導体を図示している。
【図４Ａ】図2のコイルの断面A-Aに沿った他の断面を図示している。この断面では、集積バッテリーはキャパシタでの電力供給に置換されている。
【図４Ｂ】図2のコイルの断面A-Aに沿った他の断面を図示している。この断面では、集積バッテリーはバッテリーパックに置換されている。
【図５Ａ】図2のコイルの断面B-Bに沿った他の断面を図示している。この断面では、コイル電子機器はファイバ光学系の出力を生成する。
【図５Ｂ】図2のコイルの断面B-Bに沿った他の断面を図示している。この断面では、コイル電子機器はワイヤレス出力を生成する。
【図６Ａ】図2の実質的に中空な導体の一を製造する方法を図示している。
【図６Ｂ】図2の実質的に中空な導体の一を製造する別な方法を図示している。
【図７Ａ】集積バッテリーを含む実質的に中空の環を含む、エンドキャップのバードケージ型コイルを図示している。
【図７Ｂ】集積バッテリーを含む、図6Aで図示されている、実質的に中空の環状コイルの断面を図示している。
【図８】アンテナ導体外部に設けられている電子機器及び、高周波アンテナループに固着されているコイル電子機器を駆動するためのバッテリーを有する高周波受信用表面コイルの斜視図である。
【図９】アンテナ導体外部に設けられている電子機器及び、各々がバッテリーを有する二の中空導体を有する高周波受信用表面コイルの斜視図である。
【図１】
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【図２】
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【図３Ａ】
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【図３Ｂ】
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【図４Ａ】
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【図４Ｂ】
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【図５Ａ】
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【図５Ｂ】
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【図６Ａ】
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【図６Ｂ】
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【図７Ａ】
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【図７Ｂ】
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【図８】
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【図９】
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【国際調査報告】
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