(57)【要約】  磁気共鳴に使用する無線周波数（ＲＦ）コイルアセンブリは、無線周波数コイル４２、１００と、事前に選択された共鳴周波数に対して前記コイルを離調及び同調するように開状態と閉状態との間で切り替わる電子スイッチ２８とを含む。各電子スイッチは、少なくとも１つの電界効果トランジスタ（ＦＥＴ）７０及びバイアスネットワーク７２を含む。
2014515284.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
磁気共鳴に使用する無線周波数（ＲＦ）コイルアセンブリにおいて、
無線周波数コイルと、
前記コイルを事前選択された共鳴周波数に対して離調及び同調するように開状態と閉状態との間で切り替わる電子スイッチと、
を含み、各電子スイッチが、
少なくとも１つの電界効果トランジスタ（ＦＥＴ）及びバイアスネットワーク、
を含む、ＲＦコイルアセンブリ。
【請求項２】
前記ＲＦコイルが、ループコイルであり、前記少なくとも１つのＦＥＴは、前記少なくとも１つのＦＥＴが閉じられる場合に前記ループコイルをＭＲ周波数に同調させ、前記ＦＥＴが開かれる場合に前記ループコイルを離調するようにループ内で接続される、請求項１に記載のＲＦコイルアセンブリ。
【請求項３】
前記バイアスネットワークが、
閉状態から開状態に前記少なくとも１つのＦＥＴを切り替える制御信号を生成するバイアス回路、
を含む、請求項１及び２のいずれか一項に記載のＲＦコイルアセンブリ。
【請求項４】
制御信号が、アクティブバイアス信号及び自己バイアス信号の少なくとも一方から生成される、請求項１ないし３のいずれか一項に記載のＲＦコイルアセンブリ。
【請求項５】
前記電子スイッチが、
同調状態で前記電子スイッチから寄生容量を除去する補償回路、
を含む、請求項１ないし４のいずれか一項に記載のＲＦコイルアセンブリ。
【請求項６】
前記バイアス回路が、
アクティブバイアス信号及び自己バイアス信号の電圧を制限するバイアスリミッタ、
を含む、請求項１ないし５のいずれか一項に記載のＲＦコイルアセンブリ。
【請求項７】
前記電子スイッチが、
入射ＲＦ信号の一部を整流することにより前記自己バイアス信号を生成する自己バイアスネットワーク、
を含む、請求項１ないし６のいずれか一項に記載のＲＦコイルアセンブリ。
【請求項８】
前記ＦＥＴが、炭化ケイ素及び窒化ガリウムの少なくとも一方から製造される、請求項１ないし７のいずれか一項に記載のＲＦコイルアセンブリ。
【請求項９】
複数の状態の間の切り替え時間が、５０マイクロ秒より小さい、請求項１ないし８のいずれか一項に記載のＲＦコイルアセンブリ。
【請求項１０】
前記電子スイッチが、同調状態で０．３オームより小さい抵抗及び離調状態で３０００オームより大きい抵抗を持つ、請求項１ないし９のいずれか一項に記載のＲＦコイルアセンブリ。
【請求項１１】
前記電子スイッチが、離調状態において１００ボルトより大きい電圧に耐える、請求項１ないし１０のいずれか一項に記載のＲＦコイルアセンブリ。
【請求項１２】
前記電子スイッチが、前記電子スイッチの定格電圧を向上させるように直列に配置されたＦＥＴのアレイを含む、請求項１ないし１１のいずれか一項に記載のＲＦコイルアセンブリ。
【請求項１３】
前記電子スイッチが、前記電子スイッチの抵抗を減少させるように並列に配置されたＦＥＴのアレイを含む、請求項１ないし１１のいずれか一項に記載のＲＦコイルアセンブリ。
【請求項１４】
検査領域において静磁場を生成する磁石と、
前記検査領域において共鳴を励起及び操作するように磁気周波数のＲＦパルスを生成するＲＦ送信コイル及びＲＦ送信器と、
前記検査領域から磁気共鳴データを取得するように構成された請求項１ないし１３のいずれか一項に記載の少なくとも１つのＲＦ受信コイルアセンブリと、
前記少なくとも１つのＲＦコイルアセンブリに接続された少なくとも１つのＲＦ受信器と、
前記電子スイッチの少なくとも１つの状態を切り替える制御信号を生成する制御回路と、
前記ＲＦ送信器及びＲＦ受信器並びに前記制御回路を制御するスキャンコントローラと、
を含む、磁気共鳴システム。
【請求項１５】
磁気共鳴撮像データ又は磁気共鳴分光データの一方を生成するように前記ＲＦ受信器からの共鳴データを処理するデータプロセッサと、
前記共鳴信号処理の結果を表示するディスプレイと、
を有する、請求項１４に記載の磁気共鳴システム。
【請求項１６】
検査領域において共鳴信号を誘起するように磁気共鳴（ＭＲ）周波数においてＲＦ励起信号を送信するステップと、
少なくとも１つの電界効果トランジスタ（ＦＥＴ）及びバイアスネットワークを用いて、前記検査領域から共鳴信号を受信するように前記ＭＲ周波数に対してＲＦ受信コイルを同調させ、前記ＲＦ受信コイルが前記送信されたＲＦ励起信号を受信することを阻止するように前記ＲＦ受信コイルを離調するステップと、
を含む、磁気共鳴方法。
【請求項１７】
前記ＲＦ受信コイルを離調するように少なくとも１つのＦＥＴを非導通状態に切り替えるバイアス電圧を生成するステップ、
を含む、請求項１６に記載の方法。
【請求項１８】
前記ＦＥＴが、炭化ケイ素及び窒化ガリウムの少なくとも一方から製造される、請求項１６及び１７のいずれか一項に記載の方法。
【請求項１９】
離調状態と同調状態との間の切り替え時間が、５０マイクロ秒より小さい、請求項１６ないし１８のいずれか一項に記載の方法。
【請求項２０】
前記少なくとも１つの電界効果トランジスタ（ＦＥＴ）及びバイアスネットワークが、離調状態において１００ボルトより大きい電圧に耐える、請求項１６ないし１８のいずれか一項に記載の方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本出願は、医療分野、磁気共鳴分野及び関連分野に関する。本出願は、磁気共鳴撮像（ＭＲＩ）又は磁気共鳴分光（ＭＲＳ）システムにおける磁気共鳴（ＭＲ）受信コイルを離調する電子スイッチを含む回路構成において特定の応用を見つける。
【背景技術】
【０００２】
ＭＲ装置は、患者の検査及び／又は治療中に検査領域を通る主磁場を印加する。典型的にはＢ0で示される、この強力な磁場は、検査されるべき患者内の体組織の核スピンを整列させるように作用する。一部のＭＲ装置において、Ｂ0磁場は、水平方向に向けられ、他のものにおいて垂直方向に向けられる。
【０００３】
水平方向に及び垂直方向に向けられたシステムの両方において、磁気共鳴は、典型的にはＢ1で示される比較的強力な直交無線周波数（ＲＦ）により前記整列された核スピンにおいて励起される。Ｂ1磁場は、前記整列された核スピンに静磁場Ｂ0に直交する面に傾かせる。前記スピンは、前記核スピンが緩和するにつれて、Ｂ0磁場との整列に戻るように歳差運動をして、比較的弱いＲＦ磁気共鳴信号を発する。この共鳴は、特定の共鳴周波数に同調されたＲＦコイルにより検出される。これらの共鳴信号は、前記信号を画像表現に再構成する又は分光情報を得るために処理機器に渡される。典型的には、送信されたＲＦ磁気励起信号は、前記ＲＦ受信コイルにより検出された緩和する核スピンにより生成された受信された磁気共鳴信号より大きい桁である。
【０００４】
患者の安全を維持し、傷つきやすい受信器機器を保護するために、前記受信コイルは、典型的には、ＭＲ手順の送信フェーズ中にデカップル又は離調される。上述の問題を最小化するために、前記コイルは、特定の離調回路を含み、前記特定の離調回路の機能は、前記受信器機器が前記送信されたＲＦ励起信号を受信することを防ぐことである。これに応じて、前記離調回路においてＰＩＮダイオードを使用してＭＲＩコイルをデカップルすることが知られている。
【０００５】
ＭＲ受信コイルに対する現在の離調回路は、同調状態と離調状態との間で前記受信コイルを切り替えるのにＰＩＮダイオードを使用する。ＰＩＮダイオードは、ＤＣ電流／電圧制御ＲＦスイッチとして動作されることができる半導体装置である。ＤＣ電流で順方向にバイアスされる場合、前記ＰＩＮダイオードは、低いオン抵抗を持つ閉じたスイッチのように動作する。ＤＣ電圧で逆バイアスされる場合、前記ＰＩＮダイオードは、高いオフ抵抗及び低い寄生容量を持つ開いたスイッチのように動作する。順方向バイアスは、ＤＣ電流を使用するので、順方向バイアスは、無視できない量の電力を必要とする。
【０００６】
ＭＲＩ受信コイルにおいて、前記ＰＩＮダイオードは、前記ＰＩＮダイオードが順方向にバイアスされる、すなわちＲＦスイッチが"オン"である場合にはいつでも前記ＭＲＩ受信コイルが離調されるように、共鳴タンク回路構成において使用される。ＤＣ駆動信号は、低く保たれることができるので、この構成は、ＭＲＩ受信コイルに対して好適である。加えて、前記タンク回路構成は、前記ダイオードを通るＲＦ励起電流からの順方向ＤＣバイアス電流の部分の生成をも可能にする。他方で、前記ＰＩＮダイオードは、アンテナ構造内に直接的に配置され、前記ダイオードは、送信中に逆バイアスされる。逆バイアスＤＣ電圧は、数百ボルトのオーダであることができるＲＦ電圧を超過しなければならない。このような構成は、損失を低く保つために受信中に比較的高い順方向ＤＣ電流（〜１００ｍＡ）をも必要とする。
【０００７】
離調回路においてＰＩＮダイオードを使用するいくつかの不利点が存在する。前記ＰＩＮダイオードは、５ｍＷないし１００ｍＷのＤＣ電力で順方向にバイアスされる必要がある。この電力は、ＭＲＩコイル内に運ばれる必要があり、結局、患者の近傍で散逸する。これは、かなりの量の電力であるようには見えないが、近年のＭＲＩシステムが３２より多いチャネルを持つ受信コイルアレイを持ち、トレンドは依然としてより多数のチャネルであることを考慮に入れなければならない。また、エナジーハーベスティング技術を可能にするために、電力要件は、可能な限り低く保たれる必要がある。他の問題は、前記受信コイルに対して使用される前記共鳴タンク回路が、注意深い調整及び試験を必要とし、これがコストを増大することである。前記タンク回路に対して必要とされるインダクタは、かなりのスペースを占め、完全に自己完結の統合的解決法を妨げる。共鳴回路は、潜在的に他の回路及び送信アンテナと結合することもでき、送信フィールドにおける不所望な局所的歪を引き起こすこともできる。最終的に、前記共鳴タンク回路は、送信フェーズ中に加熱する傾向にあり、これは患者の近傍で散逸されることができる。
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００８】
本出願は、上記の問題等を克服するＭＲＩシステム内の磁気共鳴撮像（ＭＲＩ）コイルを離調する電子スイッチを含む新しい改良された回路構成を提供する。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
一態様によると、磁気共鳴に使用する無線周波数（ＲＦ）コイルアセンブリが、提供される。前記ＲＦコイルアセンブリは、無線周波数コイル及び前記コイルを事前選択された共鳴周波数に対して離調及び同調するように開状態と閉状態との間で切り替わる電子スイッチを含む。各電子スイッチは、少なくとも１つの電界効果トランジスタ（ＦＥＴ）及びバイアスネットワークを含む。
【００１０】
他の態様によると、磁気共鳴方法が提供される。前記磁気共鳴方法は、検査領域において共鳴信号を誘起するように磁気共鳴（ＭＲ）周波数におけるＲＦ励起信号を送信するステップと、少なくとも１つの電界効果トランジスタ（ＦＥＴ）及びバイアスネットワークを用いて、前記検査領域から共鳴信号を受信するように前記ＭＲ周波数に対してＲＦ受信コイルを同調させ、前記ＲＦ受信コイルが前記送信されたＲＦ励起信号を受信することを防ぐように前記ＲＦ受信コイルを離調するステップとを含む。
【００１１】
１つの利点は、患者及び機器の増大された安全性にある。
【００１２】
他の利点は、減少されたシステムの複雑さにある。
【００１３】
他の利点は、減少されたコストにある。
【００１４】
他の利点は、低い電力消費にある。
【００１５】
他の利点は、空間の効率的な使用にある。
【００１６】
本発明の他の利点は、以下の詳細な説明を読み、理解すると当業者に理解される。
【００１７】
本発明は、様々な構成要素及び構成要素の組み合わせ、並びに様々なステップ及びステップの組み合わせの形をとることができる。図面は、好適な実施例を説明する目的のみであり、本発明を限定すると解釈されるべきではない。
【図面の簡単な説明】
【００１８】
【図１】本出願による磁気共鳴撮像システムの概略図である。
【図２】本出願による受信コイルシステムの概略図である。
【図３】本出願による電子スイッチ及びバイアスネットワークの概略図である。
【図４】本出願によるバイアスリミッタを含む電子スイッチ及びバイアスネットワークの他の実施例の概略図である。
【図５】本出願による補償回路を含む電子スイッチ及びバイアスネットワークの他の実施例の概略図である。
【図６】本出願による直列のＦＥＴスイッチのアレイを含む電子スイッチ及びバイアスネットワークの他の実施例の概略図である。
【図７】本出願による並列のＦＥＴスイッチのアレイを含む電子スイッチ及びバイアスネットワークの他の実施例の概略図である。
【図８】本出願による電子スイッチを持つ完全なＭＲ受信コイルの概略図である。
【図９】本出願によるソース‐ソース構成のＦＥＴを持つ電子スイッチ及びバイアスネットワークの他の実施例の概略図である。
【図１０】本出願による電子スイッチを含む送信／受信スイッチの概略図である。
【発明を実施するための形態】
【００１９】
図１は、ここに記載される様々な実施例によるＭＲ受信コイルを離調及び同調させる電子スイッチを含む磁気共鳴（ＭＲ）システム８を示す。前記電子スイッチは、同調状態と離調状態との間で切り替えるのにＰＩＮダイオードを使用するＭＲＩコイルに対する現在の離調回路に取って代わる。前記電子スイッチは、低いオン抵抗、例えば０．３オーム、及び高いブロッキング抵抗率、例えば３０００オーム以上を持つ。加えて、前記電子スイッチは、オフ又は離調状態において高電圧、例えば１００ボルト以上に耐えることができる。前記電子スイッチは、同調状態と離調状態との間の切り替えが５０マイクロ秒以下で実行されることをも可能にする。前記電子スイッチは、上述の性質を達成する炭化ケイ素（ＳｉＣ）及び窒化ガリウム（ＧａＮ）等の技術を使用して製造される。他の実施例において、前記電子スイッチは、同調状態と離調状態との間の切り替えが電力なしで行われることを可能にする絶縁制御ゲートを含む。例えば、自己バイアスネットワークは、アクティブ離調信号の不在時に又はコイルがＭＲＩスキャナに適切に接続されていない場合に前記ＭＲ受信コイルの適切な離調を補償するように前記電子スイッチに含まれる。
【００２０】
図１を参照すると、ＭＲスキャナ１０は、検査領域１４を通る時間的に一様なＢ0磁場を生成する主磁石１２を含む。主磁石１２は、環状若しくはボア型磁石、Ｃ形状オープン磁石又は他の設計のオープン磁石等であることができる。前記主磁石に隣接して配置された傾斜磁場コイル１６は、磁化スポイル磁場傾斜等を生成するように前記誘起された磁気共鳴信号を空間的に又は他の形で符号化するようにＢ0磁場に対して選択された軸に沿った磁場傾斜を生成するように機能する。磁場傾斜コイル１６は、３つの直交する方向、典型的には長手又はｚ方向、横断又はｘ方向、及び垂直又はｙ方向に磁場傾斜を生成するように構成されたコイルセグメントを含むことができる。
【００２１】
全身無線周波数コイルのような無線周波数（ＲＦ）励起コイルアセンブリ１８は、検査領域１４に隣接して配置される。ＲＦコイルアセンブリ１８は、対象の双極子において磁気共鳴を励起する無線周波数パルスを生成する。無線周波数コイル受信アセンブリ１８は、検査領域１４から生じる磁気共鳴信号を検出するように機能することもできる。局所、表面、又はインビボＲＦ受信コイル１８'は、磁気共鳴信号のより高感度な局所化された空間的受信に対して全身ＲＦコイル１８に加えて提供される。
【００２２】
対象の磁気共鳴データを取得するために、前記対象は、検査領域１４内に、好ましくは前記主磁場のアイソセンタにおいて又は近くに配置される。スキャンコントローラ２０は、選択された磁気共鳴撮像又は分光シーケンスに対して適切であるように、傾斜コイル１６に検査領域１４にわたり前記選択された磁場傾斜パルスを印加させる傾斜コントローラ２２を制御する。スキャンコントローラ２０は、磁気共鳴励起及び操作Ｂ1パルスを生成するようにＲＦ送信コイルアセンブリ１８に接続されたＲＦ送信器２４をも制御する。スキャンコントローラ２０は、前記生成された磁気共鳴信号を受信するようにＲＦ受信コイルアセンブリ１８'に接続されたＲＦ受信器２６をも制御する。スキャンコントローラ２０は、より詳細に以下に説明されるように前記ＭＲ受信コイルを離調及び同調させるように電子スイッチ２８を作動又は制御する。特に、電子スイッチ２８は、同調状態と離調状態との間で切り替えるＭＲ受信コイルに対する現在の離調回路に取って代わる。
【００２３】
ＲＦ受信器２６からの受信されたデータは、データバッファ３０に一時的に記憶され、磁気共鳴データプロセッサ３２により処理される。磁気共鳴データプロセッサ３２は、画像再構成（ＭＲＩ）、磁気共鳴分光（ＭＲＳ）、及びカテーテル又は介入器具位置特定等を含む、当技術分野において既知である様々な機能を実行することができる。再構成された磁気共鳴画像、分光読み出し、介入器具位置情報及び他の処理されたＭＲデータは、医療機関の患者アーカイブのようなメモリに記憶される。グラフィックユーザインタフェース３４は、臨床医がスキャンシーケンス及びプロトコルを選択し、ＭＲデータを表示等するようにスキャンコントローラ２０を制御するのに使用することができるユーザ入力装置と、再構成画像及び他の読み出しを表示する表示装置とを含む。
【００２４】
ＲＦ送信コイルアセンブリ１８は、それぞれＲＦ送信器２４に各々接続された１つ又は複数の専用送信コイルを含む。複数の送信コイル素子を持つ実施例において、ＲＦ送信器２４は、少なくとも１つの送信コイルに各々接続された複数のチャネルを含み、これらは、集合的に、送信コイルにおいて共鳴励起及び操作Ｂ1パルスを生成する。複数の受信コイル素子を持つ実施例において、ＲＦ受信器２６は、前記生成された磁気共鳴信号を受信する１つ又は複数の受信コイルに各々接続された複数のチャネルを含む。マルチコイル実施例において、異なるグループのコイルが共鳴を励起するのに使用することができ、残りのコイルが前記共鳴信号を受信するのに使用されると理解されたい。理想的には、前記送信コイル及び受信コイルは、完全に分離されるべきである。励起フェーズ中に、電流は、励起ＲＦパルスと同じ周波数である誘起された共鳴信号を受信するように構成された前記受信コイルにおいて誘起される傾向にある。前記受信コイルにおける共鳴周波数としての誘起電流は、前記受信コイルの局所的に近くで前記送信された励起及び操作Ｂ1パルスに反対する共鳴周波数としてＲＦ磁場を生成する。更に、前記誘起電流は、高感度受信コイルを損傷することができるだけでなく、前記受信器が、前記対象の安全性を脅かす。
【００２５】
図２を参照すると、ＲＦ受信コイルアセンブリ１８'は、概略的に図示された複数の受信コイル４０1、４０2、...、４０Nを含む。各受信コイルは、前記共鳴周波数に同調され、電子スイッチ２８に直列に接続されたコイルセグメント４２、例えばループコイルを含む。電子スイッチ２８は、前記コイルセグメントを離調する前記撮像手順の送信又は励起フェーズ中に開く。電子スイッチ２８は、前記コイルセグメントと直列に接続された電界効果トランジスタ（ＦＥＴ）４６を含む。電子スイッチ２８は、スキャンコントローラ２０からの制御信号によって同調状態と離調状態との間で切り替わる。従来の離調回路は、ＰＩＮダイオードスイッチを使用するが、しかしながら、ＰＩＮダイオードは、連続的な制御信号を必要とし、これは、適切にシールドされない限り、制御信号送信船に沿って磁場歪を引き起こしうる。これに応じて、より高い電力送信ＲＦ励起パルスにおいて、前記ＰＩＮダイオードをバイアスする増加的に高い制御信号は、前記コイルセグメントがデカップルされたままであることを保証するのに必要とされる。
【００２６】
上述のように、電子スイッチ２８は、一実施例において、絶縁されたゲートを持つＦＥＴ４６を含む。一実施例において、電子スイッチ４６は、"ノーマリーオフ"であり、すなわち、前記コイルが前記制御信号の不在時に離調されるように制御信号の不在時に高いオフ抵抗を提供する。加えて、自己バイアス信号は、入射ＲＦ励起信号の一部を整流し、これを前記ＦＥＴの制御ゲートに印加することにより生成されることができる。電子スイッチ２８は、前記制御ゲートに印加されるバイアスリミッタ、例えばツェナーダイオード等をも含む。オフ状態の電子スイッチ２８の寄生容量が、無視できない場合、電子スイッチ２８は、前記電子スイッチに並列に追加された補償回路を含むこともできる。前記補償回路のリアクタンス値は、共鳴タンク回路のインダクタのリアクタンス値より高い。したがって、電子スイッチ２８は、現在のタンク回路より高い帯域幅を持ち、より減少された損失を持つ。一実施例において、電子スイッチのアレイが、前記電子スイッチの定格電圧を向上させるように直列に配置されることも考えられる。他の実施例において、電子スイッチのセットは、オン状態抵抗を減少させるために並列に配置される。
【００２７】
他の実施例において、送信パルスは、制御信号の不在時に電子スイッチ２８をバイアスするようにＤＣバイアス電圧を誘起するのに使用される。この構成は、電子スイッチ２８に受動制御回路を追加することにより実現されることができる。前記受動制御回路は、ＲＦ励起信号自体から制御信号を生成する。
【００２８】
図２を参照し続けると、受信コイル４０1、４０2、...、４０Nは、単一チャネルＲＦ前置増幅器に対して対応するコイルセグメント４２の特性インピーダンスを整合する整合ネットワーク５０を含む。整合ネットワーク５０は、対象のサイズに適合し、したがって前記受信コイルの可変品質係数Ｑを補償するように整合インピーダンスを調整することを可能にする調整可能整合ネットワークであることができる。例えば、より大きな患者又は他の検査される対象は、Ｑ値を下げ、結果としてインピーダンス不整合を生じ、このようにして画質をもたらす。
【００２９】
一実施例において、電子スイッチ２８は、コイルセグメント４２と前置増幅器５２との間に並列に接続される。送信フェーズの前にスキャンコントローラ２０により生成されたＤＣバイアス信号に応答して、電子スイッチ２８は、前置増幅器５２の入力を短絡するように導通状態にバイアスされる。電子スイッチ２８は、前置増幅器５２及び他の下流電子素子を、撮像シーケンスの送信フェーズ中に誘起された過剰ＲＦ電流から保護するように機能する。加えて、電子スイッチ２８は、誘起された電流をもモニタする。特定の最大電力レベルが検出される場合、電子回路２８は、電子スイッチ２８を導通状態にバイアスし、このようにして前記前置増幅器の入力を短絡する制御信号を生成する。
【００３０】
一実施例において、前置増幅器５２の出力は、マルチチャネル（又は複数の単一チャネル）マルチプレクサ回路６０に接続され、前記マルチプレクサの各チャネルは、受信コイル４０1、４０2、...、４０Nの出力に対応する。前記マルチプレクサは、複数の電子スイッチ２８1、２８2、...、２８Nを含み、各電子スイッチは、前記マルチプレクサのチャネル及び受信コイルに対応する。スキャンコントローラ２０により供給される制御信号は、１つ又は複数の受信コイルを下流処理に結合するように電子スイッチ２８の１つ又はサブセットを導通状態にバイアスする。このようにして、前記受信コイルは、下流処理回路、例えばＲＦ受信器２６1、２６2より多いチャネルを持つことができる。
【００３１】
先行する記載は、スイッチ２８の複数の潜在的な配置を記載している。前記スイッチが、記載された配置の１つのみに配置されると考えられる。しかしながら、２つ以上の配置も考えられる。
【００３２】
図３を参照すると、電子スイッチ２８は、電界効果トランジスタ（ＦＥＴ）７０及びバイアスネットワーク７２を含む。ＦＥＴ７０は、非導通状態と導通状態との間で電子スイッチ２８を、したがって同調状態と離調状態との間で前記受信コイルを切り替えるために設けられる。上述のように、ノーマリーオフ型のＦＥＴ７０を持つことが好ましい。例えば、前記電子スイッチは、ＭＲコイルを離調するようにオフ状態にあり、ＭＲＩコイルをＭＲ周波数に同調するようにオン状態にある。ＦＥＴ７０がノーマリーオン型であることをも考えられる。例えば、前記１つ又は複数の電子スイッチは、オン状態において受信コイル素子とＭＲ受信コイルの接地との間で接続され、開状態においてＭＲコイルを同調させる。ＦＥＴ７０が、低いオン抵抗、例えば０．３オーム以下、及び高いブロッキング抵抗、例えば３０００オーム以上を持ち、オフ又は離調状態において、高電圧、例えば１００ボルト以上に耐えることができ、同調状態と離調状態との間の切り替えが５０マイクロ秒以下で実行されることを可能にすることも好ましい。ＦＥＴ７０が、炭化ケイ素（ＳｉＣ）、窒化ガリウム（ＧａＮ）及び上述の性質を達成する同様の技術を使用して製造されることも好ましい。バイアスネットワーク７２は、ＦＥＴ７０内の１つのタイプの電荷担体のチャネルの導通性を制御するようにＦＥＴ７０にバイアス電圧を供給する。バイアスネットワーク７２は、アクティブバイアス又は自己バイアスの何れかに基づいて、複数のバイアス電圧を供給するように構成された複数の電気コンポーネントを含むことができる。前記バイアス電圧は、ＦＥＴ７０の入力に供給される。
【００３３】
一実施例において、バイアスネットワーク７２がスキャンコントローラ２０により生成されたアクティブバイアス信号を受信するのに応答して、ＦＥＴ７０は、１つ又は複数の受信コイルを下流処理に結合するように導通状態に切り替えられる。ＦＥＴ７０及びバイアスネットワーク７２は、スキャンコントローラ２０から順方向バイアス信号を供給される場合に、電子スイッチ２８が導通状態又は同調状態に切り替えられるという特徴を持つ。ＦＥＴ７０及びバイアスネットワーク７２が、スキャンコントローラ２０から逆方向バイアス信号を供給される場合、電子スイッチ２８は、非導通状態又は離調状態に切り替えられる。このようにして、電子スイッチ２８が、スキャンコントローラ２０から逆方向バイアス信号を供給される場合、ＲＦ受信器２６は切断される。
【００３４】
他の実施例において、送信パルスは、電子スイッチ２８を切り替える自己バイアス信号を生成するようにバイアス電圧を誘起するのに使用される。ＦＥＴ７０及びバイアスネットワーク７２は、前記バイアス電圧に応答して上述したものと同じ特性を持つ。例えば、前記電子スイッチ及びバイアスネットワークは、前記送信パルスから生成された順方向バイアスを供給される場合に導通又は同調状態に切り替えられ、前記送信パルスの不在時に非導通状態又は離調状態に切り替えられる。
【００３５】
図４を参照すると、電子スイッチ２８及びバイアスネットワーク７２の一実施例の概略図が示される。上述のように、電子スイッチ２８は、ＦＥＴ７０及びバイアスネットワーク７２を含む。バイアスネットワーク７２は、第１の抵抗器７６、第２の抵抗器７８、及びキャパシタ８０から形成されるバイアス回路７４を含む。バイアス回路７４は、２つの電圧制限ダイオード８４、例えばツェナーダイオード等から形成されるバイアスリミッタ８２をも含む。バイアスリミッタ８２は、ＦＥＴ７０に供給されるアクティブ及び自己バイアスの電圧を制限する。バイアス回路７４は、アクティブバイアスの不在時に自己バイアスを供給するように整流ダイオード８６及び第２のキャパシタ８８をも含む。整流ダイオード８６は、前記送信パルスから受信された交流電流を直流電流に変換する。前記直流電流は、ＦＥＴ７０の切り替えを制御するＤＣ電圧で前記キャパシタを帯電させる。
【００３６】
図５を参照すると、概略図は、補償回路９０が追加された、電子スイッチ２８及びバイアスネットワーク７２の他の実施例を示す。電子スイッチ２８は、ＦＥＴ７０と、図４に記載されたものと同じバイアス回路７４を持つバイアスネットワーク７２とを含む。電子スイッチ２８は、直列の第１のインダクタ９２及び第３のキャパシタ９４から形成された補償回路９０をも含む。図示されるように、補償回路９０は、ＦＥＴ７０と並列である。補償回路９０は、非導通又は同調状態で存在しうる寄生容量を除去する。補償回路９０内の第１のインダクタ９２及び第３のキャパシタ９４の組み合わせは、電子スイッチ２８から寄生容量を除去し、また、開いた電子スイッチ２８を通るＤＣ電流の流れを断つ。補償回路９０のリアクタンス値は、共鳴タンクのインダクタのリアクタンス値より高く、したがって、電子スイッチ２８は、現在の共鳴タンク回路より高い帯域幅及び減少された損失を持つ。
【００３７】
図６及び７を参照すると、概略図は、電子スイッチ２８及びバイアスネットワーク７２の他の実施例を示す。図７に示されるように、電子スイッチ２８は、上記のバイアスネットワーク７２及び直列の複数の又はアレイのＦＥＴ７０を含む。直列のＦＥＴ７０のアレイを含む構成は、電子スイッチ２８の定格電圧を向上させる。同様に、図７に示されるように、電子スイッチ２８は、バイアスネットワーク７２及び並列の複数の又はアレイのＦＥＴ７０を含む。並列構成でＦＥＴ７０のアレイを含む構成は、電子スイッチ２８のオン状態抵抗を減少させる。電子スイッチ２８が、高い定格電圧及び低いオン状態抵抗の両方を達成するために直列及び並列に配置されたＦＥＴ７０のアレイからなってもよい。
【００３８】
図８を参照すると、電子スイッチ２８を持つ完成したＭＲ受信コイルの概略図が示される。ＭＲＩコイル１００は、ＭＲＩスキャナの検査領域から発する磁気共鳴信号を検出するように前記コイルをＭＲ周波数に同調させる複数のキャパシタ１０２を含む。電子スイッチ２８は、ＦＥＴ７０及び図４に記載されたものと同じバイアス回路７４を持つバイアスネットワーク７２を含む。電圧源１０４は、電子スイッチ２８を開状態にバイアスし、前記コイルを前記ＭＲ周波数に対して離調するためにバイアスネットワーク７２にアクティブバイアス電圧を供給する。バイアス電位１０４を除去することは、ＦＥＴ７０を閉状態に切り替え、前記コイルを同調させる。
【００３９】
図９を参照すると、概略図は、補償回路９０が追加された、電子スイッチ及びバイアスネットワーク７２の他の実施例を示す。電子スイッチ２８は、直列の複数の又はアレイのＦＥＴ７０を含む。直列のＦＥＴ７０のアレイを含む構成は、電子スイッチ２８の定格電圧を向上させる。ＦＥＴ７０のアレイは、ソース‐ソース構成である。ソース‐ソース構成のＦＥＴのこの構成は、各ＦＥＴ７０を横切る電圧降下を減少させ、"オフ"スイッチ性質を向上させる。バイアスネットワーク７２は、バイアス回路７４を含む。バイアス回路７４は、２つの電圧制限ダイオード８４、例えばツェナーダイオード等から形成されるバイアスリミッタ８２をも含む。バイアスリミッタ８２は、ＦＥＴ７０に供給されるアクティブ及び自己バイアスの電圧を制限する。バイアス回路７４は、アクティブバイアスの不在時に自己バイアスを供給する整流ダイオード８６をも含む。整流ダイオード８６は、前記送信パルスから受信された交流電流を直流電流に変換する。前記直流電流は、前記キャパシタを帯電させる。
【００４０】
図１０を参照すると、概略図は、送信／受信スイッチ１２０内の電子スイッチ２８の他の実施例を示す。これは、同じコイル素子が受信及び送信の両方で使用されるＭＲＩスキャナにおいて好適である。電子スイッチ２８は、直列の複数の又はアレイのＦＥＴ７０を含む。上述のように、ノーマリーオフ型のＦＥＴ７０を持つことは好ましい。例えば、前記電子スイッチは、ＭＲコイルを離調するようにオフ状態であり、ＭＲＩコイルをＭＲ周波数に同調させるようにオン状態である。電子スイッチ２８がスキャンコントローラ２０により生成された受信アクティブバイアス信号１２２を受信するのに応答して、ＦＥＴ７０は、ＲＦ受信器１２４をコイル素子１２６と結合するように導通状態に切り替えられる。前記送信／受信スイッチは、ＲＦ送信器１３０をコイル素子１２６と結合するように送信器電子スイッチ１２８をも含む。送信器電子スイッチ１２６がスキャンコントローラ２０により生成された送信アクティブバイアス信号１３２を受信するのに応答して、ＦＥＴ７０は、ＲＦ送信器１３０をコイル素子１２６と結合するように導通状態に切り替えられる。
【００４１】
本発明は、好適な実施例を参照して記載されている。修正及び変更は、先行する詳細な説明を読み、理解すると他者が思いつきうる。本発明は、添付の請求項及び同等物の範囲に入る限り全てのこのような修正及び変更を含むと解釈されると意図される。
【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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【国際調査報告】
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