(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
受信アンテナと、該受信アンテナへ結合され、共振モードと非共振モードとの間で前記受信アンテナを切り替えるデチューン回路とを有し、前記共振モードにある前記受信アンテナは磁気共鳴検査の磁気共鳴信号を受信する、磁気共鳴スキャナであって、
前記デチューン回路と並列に電気的に結合され、前記非共振モードにある前記受信アンテナを流れる捕獲電流を引き起こし、且つ、前記受信アンテナから電気エネルギを捕獲するエネルギ捕獲回路を更に有し、
前記捕獲電流は、前記エネルギ捕獲回路の入力インピーダンスＺｉｎに基づき決定される、磁気共鳴スキャナ。
【請求項２】
前記エネルギ捕獲回路は、
整流器インピーダンスＺｒｅｃを有する整流器と、
前記整流器インピーダンスＺｒｅｃを前記エネルギ捕獲回路の前記入力インピーダンスＺｉｎへ移すインピーダンス整合回路と
を更に有する、
請求項１に記載の磁気共鳴スキャナ。
【請求項３】
前記インピーダンス整合回路は変圧器である、
請求項２に記載の磁気共鳴スキャナ。
【請求項４】
前記インピーダンス整合回路はＫ段伝送線路である、
請求項２に記載の磁気共鳴スキャナ。
【請求項５】
前記インピーダンス整合回路は、インダクタ及びキャパシタを含むディスクリート部品変圧器ネットワークである、
請求項２に記載の磁気共鳴スキャナ。
【請求項６】
前記磁気共鳴検査の画像品質と前記捕獲される電気エネルギの量との間のバランスを達成する前記捕獲電流の所望のレベルは、前記エネルギ捕獲回路の入力インピーダンスを調整することによって得られる、
請求項１に記載の磁気共鳴スキャナ。
【請求項７】
前記捕獲された電気エネルギによって充電されるよう前記エネルギ捕獲回路へ結合される再充電可能な電源
を更に有する請求項１に記載の磁気共鳴スキャナ。
【請求項８】
前記受信アンテナは、第１のキャパシタを含み、
前記デチューン回路は、前記第１のキャパシタと並列に結合される、
請求項１に記載の磁気共鳴スキャナ。
【請求項９】
磁気共鳴検査を実施する磁気共鳴スキャナのためのエネルギ捕獲方法であって、
デチューン回路によって共振モードと非共振モードとの間で受信アンテナを切り替えるステップと、
前記共振モードにある前記受信アンテナによって磁気共鳴検査の磁気共鳴信号を受信するステップと
を有するエネルギ捕獲方法において、
前記非共振モードにある前記受信アンテナを流れる捕獲電流を、前記デチューン回路と並列に電気的に結合されているエネルギ捕獲回路によって引き起こすステップであり、前記捕獲電流は、前記エネルギ捕獲回路の入力インピーダンスＺｉｎに基づき決定される、ステップと、
前記捕獲電流が流れる前記受信アンテナから電気エネルギを捕獲するステップと
を更に有するエネルギ捕獲方法。
【請求項１０】
整流器インピーダンスＺｒｅｆを有する整流器によって前記捕獲された電気エネルギを整流するステップと、
前記整流器インピーダンスＺｒｅｆを前記エネルギ捕獲回路の前記入力インピーダンスＺｉｎに移すステップと
を更に有する請求項９に記載のエネルギ捕獲方法。
【請求項１１】
前記磁気共鳴検査の画像品質と前記捕獲される電気エネルギの量との間のバランスを達成する前記捕獲電流の所望のレベルを、前記入力インピーダンスＺｉｎを調整することによって得るステップ
を更に有する請求項９に記載のエネルギ捕獲方法。
【請求項１２】
前記捕獲された電気エネルギにより再充電可能な電源を充電するステップ
を更に有する請求項９に記載のエネルギ捕獲方法。
【請求項１３】
前記磁気共鳴検査の検査区間内でメイン磁場を発生させるメイン磁石と、
当該磁気共鳴スキャナの送信フェーズで前記検査区間において無線周波数パルスを送信する無線周波数送信器ユニットと、
前記受信アンテナと、前記捕獲された電気エネルギによって給電される無線トランシーバとを有する無線周波数受信器ユニットと
を更に有し、
前記無線トランシーバは、前記受信アンテナから前記磁気共鳴信号を受信し、該受信された磁気共鳴信号を、当該磁気共鳴スキャナの受信フェーズで、前記検査区間から離れているトランシーバユニットへ無線により送信する、
請求項１に記載の磁気共鳴スキャナ。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、磁気共鳴デバイスに、特に、無線ＲＦコイルを備えた磁気共鳴デバイスに関係がある。
【背景技術】
【０００２】
２次元又は３次元の画像を形成するために磁場と核スピンとの間の相互作用を利用する磁気共鳴法は、とりわけ医学診断の分野において、今日広く使用されている。
【０００３】
たいてい、磁気デバイスは、検査区間における静Ｂ０場の発生のための超電導メイン磁石と、撮像シーケンスの間のスイッチングされる磁場勾配の発生のための勾配コイルと、無線周波数（ＲＦ；radio  frequency）コイルアセンブリとを有する。既知の磁気共鳴デバイスのＲＦコイルアセンブリは、核スピンの励起のためのＢ１場を発生させる送信コイルと、磁気共鳴信号を検出し受信するために送信コイルとともに使用される１つ以上の受信アンテナとを含む。通常、ＲＦコイルアセンブリの受信アンテナは、バズーカバランによる同軸ケーブル及び配線の束を介して遠隔の受信器システムへ接続されている。加えて、ＲＦコイルアセンブリの受信アンテナは、一連のＤＣケーブルを介して電力を供給される。
【０００４】
磁気共鳴受信アンテナと遠隔の受信器システムとの間のケーブル布線は、受信された磁気共鳴信号の無線伝送によって置換され得ると考えられている。更には、再充電可能なバッテリ又はキャパシタが、ＤＣケーブルの代わりに磁気共鳴デバイスに組み込まれ得る。バッテリ／キャパシタを充電されたままとするために、送信コイルによって生成されるＲＦエネルギは、磁気共鳴信号と同じ共振周波数で動作するピックアップコイルによって捕捉され得る。ＲＦエネルギは更に、バッテリ／キャパシタ充電のための必要な電力を供給するよう整流される。そのような無線電力スキームは、ピックアップコイルの干渉によりＢ１場の不均一性を生じさせる。Ｂ１場の不均一性の結果として、画像品質は低下する。
【０００５】
他の無線電力スキームは、M.  J.  Riffe  et  al.，“Power  scavenging  circuit  for  wireless  DC  power”，proceedings  of  the  international  society  for  magnetic  resonance  in  medicine，ISMRM，２００７年５月５日，３２７３頁（非特許文献１）において見つけられる。この無線電力スキームでは、デチューニングネットワークにおいて普通は消散されるＲＦ電力が、受信器コイルのデチューニング回路に電力捕捉（power  scavenging）回路を誘導結合することによって捕捉される。しかし、受信器コイルは、不適切なデチューニングのリスクに直面している。Biber  Stephan  et  al.による米国特許出願公開第２０１２／３１３６４５（Ａ１）号明細書（特許文献１）は、時間的に変化する磁場からエネルギを誘導的に受けるエネルギ受信アンテナを提供する。Okamoto  Kazuyaによる米国特許出願公開第２０１４／２１８０３５（Ａ１）号明細書（特許文献２）は、磁気的に結合された共振型無線電力分配装置によって電力をＲＦコイルデバイスへ無線伝送する電力伝送ユニットを開示している。しかし、それらの無線電力分配手段は、システムの複雑性及び費用を増大させる。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００６】
【特許文献１】米国特許出願公開第２０１２／３１３６４５（Ａ１）号明細書
【特許文献２】米国特許出願公開第２０１４／２１８０３５（Ａ１）号明細書
【非特許文献】
【０００７】
【非特許文献１】M.  J.  Riffe  et  al.，“Power  scavenging  circuit  for  wireless  DC  power”，proceedings  of  the  international  society  for  magnetic  resonance  in  medicine，ISMRM，２００７年５月５日，３２７３頁
【発明の概要】
【０００８】
本発明の目的は、画像品質を失うことなしに磁気共鳴デバイスのための簡単且つ安価な無線電力スキームを提供することである。
【０００９】
この目的は、請求項１に記載の磁気共鳴デバイスによって達成される。
【００１０】
この目的は、請求項９に記載の方法によっても達成される。
【００１１】
この目的は、請求項１４に記載の磁気共鳴デバイスによっても達成される。
【００１２】
本発明の実施形態は、独立請求項において磁気共鳴デバイス及びその方法を提供する。本発明の実施形態は、従属請求項において与えられる。本発明の実施形態は、磁気共鳴デバイスの送信フェーズの間にＲＦ受信器からエネルギを捕獲し、磁気共鳴検査の間中、捕獲されたエネルギによりＲＦ受信器に給電する。それにより、従来の扱いにくく且つ高価なＤＣケーブル布線は、磁気共鳴デバイスから排除され得る。エネルギ捕獲の間にＲＦ受信器を流れる捕獲電流を注意深く選択することによって、システムの安全性、画像品質、及びエネルギ捕獲の間でバランスが達成され得る。すなわち、捕獲電流は、ＲＦ受信器に給電するよう適切なエネルギを捕獲するに足りるほど高く、同時に、回路部品への如何なるダメージも回避し且つ画像品質に対して無視できるほどの影響しかもたらさないようＲＦ受信器を非共振モードに保つに足りるほど低く設定される。これにより、エネルギ捕獲回路は、画像品質を低下させることなしに、無線磁気共鳴デバイスのための簡単且つ安価な電力スキームを提供する。
【００１３】
本発明の実施形態は、磁気共鳴デバイスを提供する。磁気共鳴デバイスは、受信アンテナ、デチューン回路、及びエネルギ捕獲回路を有する。デチューン回路は、受信アンテナへ結合され、共振モードと非共振モードとの間で受信アンテナを切り替える。共振モードにある受信アンテナは、磁気共鳴検査の磁気共鳴信号を受信する。エネルギ捕獲回路は、非共振モードにある受信アンテナを流れる捕獲電流を引き起こして、受信アンテナから電気エネルギを捕獲するようデチューン回路へ結合される。有利なことに、この簡単且つ安価な電力スキームによれば、従来の扱いにくく且つ高価なＤＣケーブル布線は、磁気共鳴デバイスから排除され得る。
【００１４】
本発明の実施形態に従って、捕獲電流のレベルは、エネルギ捕獲回路の入力インピーダンスＺｉｎによって決定される。有利なことに、捕獲電流のレベルは、システムの安全性、画像品質及びエネルギ捕獲の間のバランスを達成するようエネルギ捕獲回路の入力インピーダンスＺｉｎに従って注意深く選択され得る。
【００１５】
本発明の実施形態に従って、エネルギ捕獲回路は、インピーダンスＺｒｅｃを有する整流器と、整流器インピーダンスＺｒｅｃを入力インピーダンスＺｉｎに移すインピーダンス整合回路とを更に有する。有利なことに、インピーダンス整合回路によれば、任意の整流器インピーダンスＺｒｅｃは、所望の捕獲電流に従って予め決定された入力インピーダンスＺｉｎに変換され得、それにより、システムの安全性、画像品質及びエネルギ捕獲の間のバランスが達成される。これにより、システムの柔軟性は改善される。
【００１６】
本発明の一実施形態に従って、インピーダンス整合回路は変圧器を有する。有利なことに、変圧器の一次巻線と二次巻線との間の巻数比ｎを調整することによって、引き起こされる捕獲電流は、バランスを達成するよう調整され得る。
【００１７】
本発明の実施形態に従って、インピーダンス整合回路はＫ段伝送線路を有する。有利なことに、段Ｋを調整することによって、引き起こされる捕獲電流は、バランスを達成するよう調整され得る。
【００１８】
本発明の一実施形態に従って、インピーダンス整合回路は、インダクタ及びキャパシタを含むディスクリート部品変圧器ネットワークを有する。
【００１９】
本発明の一実施形態に従って、エネルギ捕獲回路は、捕獲された電気エネルギによって充電されるようエネルギ捕獲回路へ結合された再充電可能な電源を更に有する。有利なことに、捕獲されたエネルギは、安定したＤＣ電力をＲＦ受信器に提供するよう、再充電可能な電源において蓄積され得る。
【００２０】
本発明の一実施形態に従って、受信アンテナは第１のキャパシタを含み、デチューン回路は第１のキャパシタと並列に結合され、エネルギ捕獲回路はデチューン回路と並列に結合される。
【００２１】
本発明の実施形態はエネルギ捕獲方法を提供する。方法は、共振モードと非共振モードとの間で受信アンテナを切り替えるステップと、共振モードにある受信アンテナによって磁気共鳴検査の磁気共鳴信号を受信するステップと、非共振モードにある受信アンテナを流れる捕獲電流をエネルギ捕獲回路によって引き起こすステップと、捕獲電流が流れる受信アンテナから電気エネルギを捕獲するステップとを有する。
【００２２】
本発明の一実施形態に従って、方法は、十分な電気エネルギが捕獲されることを確かにし、同時に受信アンテナを非共振モードに保つ許容最大レベルを実現するよう捕獲電流のレベルを選択することを更に有する。
【００２３】
本発明の一実施形態に従って、方法は、捕獲された電気エネルギを、整流器インピーダンスＺｒｅｃを有する整流器によって整流し、整流器インピーダンスＺｒｅｃを入力インピーダンスＺｉｎに移すことを更に有する。
【００２４】
本発明の一実施形態に従って、方法は、捕獲された電気エネルギにより再充電可能な電源を受信することを更に有する。
【００２５】
本発明の実施形態は磁気共鳴デバイスを提供する。磁気共鳴デバイスは、検査区間内でメイン磁場を発生させるメイン磁石と、磁気共鳴デバイスの送信フェーズで検査区間において無線周波数パルスを送信する無線周波数送信器ユニットと、受信アンテナ及び無線トランシーバを有する無線周波数受信器ユニットと、無線周波数受信器ユニットへ結合されるエネルギ捕獲回路と、捕獲された電気エネルギによって充電されるようエネルギ捕獲回路へ結合され、無線周波数受信器ユニットに給電するエネルギ捕獲回路とを有する。受信アンテナは、磁気共鳴デバイスの受信フェーズで磁気共鳴検査の磁気共鳴信号を受信し、無線トランシーバは、受信アンテナから磁気共鳴信号を受信し、該受信された磁気共鳴信号を、検査区間から離されたトランシーバユニットへ無線により送信し、エネルギ捕獲回路は、磁気共鳴デバイスの送信フェーズで受信アンテナから電気エネルギを捕獲するよう、受信アンテナを流れる捕獲電流を引き起こす。
【００２６】
本発明の一実施形態に従って、エネルギ捕獲回路は、整流器インピーダンスＺｒｅｃを有する整流器と、整流器インピーダンスＺｒｅｃをエネルギ捕獲回路の入力インピーダンスＺｉｎに移すインピーダンス整合回路とを更に有する。入力インピーダンスＺｉｎは、引き起こされる捕獲電流のレベルを決定する。
【００２７】
本発明の一実施形態に従って、インピーダンス整合回路は変圧器を有する。
【００２８】
本発明のそれら及び他の態様は、以降で記載される実施形態から明らかであり、それらを参照して説明される。
【図面の簡単な説明】
【００２９】
本発明の上記及び他の目的及び特徴は、添付の図面に関連して検討される以下の詳細な説明から更に明らかになるだろう。
【図１】本発明の一実施形態に従う磁気共鳴スキャナ１００のブロック図を表す。
【図２】本発明の一実施形態に従う磁気共鳴スキャナ１００のためのエネルギ捕獲配置２００のブロック図を表す。
【図３】本発明の一実施形態に従う受信チャネルのためのエネルギ捕獲配置３００の概略図を表す。
【図４】本発明の他の実施形態に従う受信チャネルのためのエネルギ捕獲配置４００の概略図を表す。
【図５】本発明の更なる他の実施形態に従う受信チャネルのためのエネルギ捕獲配置５００の概略図を表す。
【図６】本発明の一実施形態に従うエネルギ捕獲方法のフローチャート６００を表す。  同じ参照番号は、全ての図を通して同様の部分を表すために使用される。
【発明を実施するための形態】
【００３０】
本発明の詳細な説明は、添付の図面に関連して以下で与えられる。
【００３１】
図１は、本発明の一実施形態に従う磁気共鳴スキャナ１００のブロック図を表す。磁気共鳴スキャナ１００は、検査区間１０４を通るメイン磁場を発生させるメイン磁石１０２と、検査区間１０４にわたって、通常は３つの直交する方向に沿って、磁場勾配又は勾配パルスを重ね合わせる３組の勾配コイル１０６、１０８及び１１０とを有する。３組の勾配コイル１０６、１０８及び１１０は勾配増幅器１１２によって駆動される。一実施形態において、メイン磁石１０２は超電導磁石を有する。代替的に、メイン磁石１０２は、メイン磁石コイルの組を有する。磁気共鳴スキャナ１００は、ＲＦパルスを生成する無線周波数（ＲＦ）送信器１１４と、ＲＦパルスの電力を増大させるＲＦ増幅器１１６とを更に有する。ＲＦ増幅器１１６によって増幅されたＲＦパルスは、検査区間１０４に位置する身体１１８へ送信される。また、受信コイルユニット１２２及び無線トランシーバ１２４を有するＲＦ受信器１２０も設けられる。受信コイルユニット１２２は、検査区間１０４から磁気共鳴信号を受信する。受信された磁気共鳴信号は、デジタル信号に変換され、無線トランシーバ１２４によって、検査区間から離されたトランシーバ１２６へ無線により送信される。ＲＦ受信器１２０のための電力を供給するよう、磁気共鳴スキャナ１００は、エネルギ捕獲回路１２８及び再充電可能な電源１３０を更に有する。エネルギ捕獲回路１２８は、受信コイルユニット１２２から電力を捕獲するよう受信コイルユニット１２２へ結合されている。再充電可能なバッテリ又はキャパシタのような、再充電可能な電源１３０は、捕獲された電力によって受信されて、ＲＦ受信器１２０における受信コイルユニット１２２及び無線トランシーバ１２４に給電する。
【００３２】
磁気共鳴検査の選択された磁気共鳴シーケンスを実現するよう、磁気共鳴スキャナ１００は、適切な制御信号を供給するシステムコントローラ１３２を更に有する。より具体的には、制御信号は、ＲＦ送信器１１４によって生成されるＲＦパルスのシーケンス、勾配増幅器１１２によって駆動される勾配パルスの強さ、及び磁気共鳴スキャナ１００の動作フェーズを制御する。磁気共鳴スキャナ１００の送信フェーズで、ＲＦ送信器１１４は、ＲＦパルスを検査区間１０４内に送信するよう指示され、ＲＦ受信器１２０はデチューンされる。エネルギ捕獲回路１２８は、磁気共鳴スキャナ１００の送信フェーズでＲＦ受信器１２０から電力を捕獲するよう、受信コイルユニット１２２を流れる捕獲電流を引き起こす。捕獲された電力は、ＲＦ受信器１２０に連続的に給電するために、再充電可能な電源１３０において蓄えられる。磁気共鳴スキャナ１００の受信フェーズで、ＲＦ送信器１１４は、検査区間１０４内へのＲＦパルスの送信を停止するよう指示され、ＲＦ受信器１２０は、磁気共鳴検査の磁気共鳴信号を受信するようチューニングされる。
【００３３】
図１の実施形態を参照すると、磁気共鳴スキャナ１００の動作フェーズを決定するよう、制御システム１３２は、チューン／デチューン制御信号をトランシーバユニット１２６へアサートし、トランシーバユニット１２６は、チューン／デチューン制御信号を無線により更にＲＦ受信器１２０における無線トランシーバ１２４へ送る。チューン／デチューン制御信号を受信すると、受信コイルユニット１２２は、磁気共鳴信号の検出のために共振モードにチューニングされ、あるいは、エネルギ捕獲のために然るべく非共振モードにデチューンされる。代替的に、システムコントローラ１３２によってアサートされる制御信号は有線で送信される（図示せず。）。例えば、システムコントローラ１３２は、チューン／デチューン制御信号を送るために有線でＲＦ受信器１２０における受信コイルユニット１２２へ結合される。
【００３４】
有利なことに、磁気共鳴スキャナ１００の送信フェーズの間にＲＦ受信器１２０からエネルギを捕獲し、磁気共鳴検査の間中ＲＦ受信器１２０に給電することによって、従来の扱いにくく且つ高価なＤＣケーブル布線は、磁気共鳴スキャナ１００から排除され得る。
【００３５】
図２は、本発明の一実施形態に従う磁気共鳴スキャナ１００のためのエネルギ捕獲配置２００のブロック図を表す。図２の実施形態では、受信コイルアセンブリ１２２は、１つ以上の受信アンテナ２０２−１乃至２０２−Ｎと、１つ以上のデチューン回路２０４−１乃至２０４−Ｎと、１つ以上の前置増幅器２０６−１乃至２０６−Ｎとを更に有して、Ｎ個の受信チャネルを形成する。なお、Ｎは１以上の整数である。また、Ｍ個のエネルギ捕獲ユニット２０８−１乃至２０８−Ｍを有するエネルギ捕獲回路１２８も設けられる。なお、ＭはＮ以下の整数である。夫々のエネルギ捕獲ユニットは、電力を捕獲するよう、対応する受信チャネルへ結合されている。
【００３６】
受信アンテナ２０２−１、デチューン回路２０４−１及び前置増幅器２０６−１を含むＮ個の受信チャネルのうちの１つを例とすると、磁気共鳴スキャナ１００の受信フェーズで、受信アンテナ２０２−１は、磁気共鳴検査の磁気共鳴信号を受信するようデチューン回路２０４−１によってチューニングされ、受信された磁気共鳴信号は、無線トランシーバ１２４へ送信されるより前に、前置増幅器２０６−１によって更に増幅される。磁気共鳴スキャナ１００の送信フェーズで、受信アンテナ２０２−１はデチューン回路２０４−１によってデチューンされる。この事例では、対応するエネルギ捕獲ユニット２０８−１は、所望の電力を捕獲するよう、受信アンテナ２０２−１を流れるエネルギ捕獲電流を引き起こす。同様にして、他の受信チャネルは、磁気共鳴スキャナ１００の受信フェーズで磁気共鳴検査の磁気共鳴信号を受信するようチューニングされ、対応するエネルギ捕獲ユニットが自身に結合される場合には電力を供給するようデチューンされる。エネルギ捕獲ユニットの数Ｍは、磁気共鳴検査の間中ＲＦ受信器１２０に連続的に給電するための最低電力需要によって決定されることが知られる。エネルギ捕獲ユニットが多いほど、電力需要を満足するよう、磁気共鳴スキャナ１００の送信フェーズで動作するＲＦ受信器ユニット１２０からは、より多くの電力が捕獲され得る。エネルギ捕獲ユニット２０８−１乃至２０８−Ｍは更に、再充電可能な電源１３０へ直列に結合されている。そのようなものとして、再充電可能な電源１３０は、無線トランシーバ１２４、前置増幅器２０６−１乃至２０６−Ｎ、及びデチューン回路２０４−１乃至２０４−Ｎのような、ＲＦ受信器１２０における１つ以上のコンポーネントに動力を与えるよう、安定したＤＣ電力を供給することができる。
【００３７】
図２の実施形態では、夫々の受信チャネルは、個々の前置増幅器を有する。代替的に、複数の受信チャネルは、システム費用を削減するよう、共通の前置増幅器を共有することができる。同様に、トランシーバユニット１２４は、図２に表されるように、複数の受信チャネルによって共有され得る。代替的に、複数のトランシーバユニットが採用されてよく、それらの夫々は、対応する受信チャネルへ結合される。磁気共鳴スキャナ１００のためのエネルギ捕獲配置２００は、より低い価格、簡単化された複雑性、などのような、様々なシステム設計上の懸案事項に適応した様々な構成を有することができることが当業者によって認識されるべきである。本発明は、全てのそのような変更及び代替を、それらが添付の特許請求の範囲又はその均等の範囲内にある限りは含むものとして解釈されることが意図される。
【００３８】
図３は、本発明の一実施形態に従う受信チャネルのためのエネルギ捕獲配置３００の概略図を表す。図２及び図３を参照して、エネルギ捕獲配置３００は、前置増幅器２０６−１、受信アンテナ２０２−１、デチューン回路２０４−１、及びエネルギ捕獲ユニット２０８−１を有する。図３の実施形態では、受信アンテナ２０２−１は、４つのキャパシタ３０２、３０４、３０６及び３０８を有し、デチューン回路２０４−１は、直列に結合されたインダクタ３１０及びダイオード３１２を有し、エネルギ捕獲ユニット２０８−１は、インピーダンス整合回路３１４及び整流器３１６を有する。デチューン回路２０４−１は、受信アンテナループにおけるキャパシタ、例えば、図３に示されるキャパシタ３０８、と並列に結合されている。インピーダンス整合回路３１４は、デチューン回路２０４−１と並列に結合される。
【００３９】
図２を参照して記載されたように、磁気共鳴スキャナ１００の送信フェーズで、受信アンテナ２０２−１はデチューン回路２０４−１によってデチューンされる。そのために、ダイオード３１２はオンにされ、それにより、インダクタ３１０は、開回路を形成するよう並列共振においてキャパシタ３０８とともに共振する。開回路は、従って、受信アンテナ２０２−１を流れる電流をブロックすることによって、受信アンテナ２０２−１をデチューンする。エネルギ捕獲ユニット２０８−１の導入によれば、引き起こされる電流は、受信アンテナ２０２−１を流れることを許され、受信アンテナ２０２−１からの電力は、インピーダンス整合回路３１４を通じて出力される。引き起こされる捕獲電流のレベルは、ＲＦ受信器１２０に給電するよう十分な電力が捕獲されることを確かにし、同時に、受信アンテナ２０２−１を非共振状態に保って回路部品への如何なるダメージも回避し且つ画像品質に対して無視できるほどの影響しかもたらさない許容最大レベルを達成するよう注意深く選択される。引き起こされる捕獲電流のレベルは、開回路に相当する、エネルギ捕獲ユニット２０８−１の入力インピーダンスＺｉｎによって決定される。図３の実施形態では、インピーダンス整合回路３１４は変圧器３１８によって実現されるので、図３におけるエネルギ捕獲ユニット２０８−１の入力インピーダンスは、式（１）によって与えられる：
Ｚｉｎ＝ｎ２×Ｚｒｅｃ          （１）
ｎは、変圧器３１８の一次巻線３２０と二次巻線３２２との間の巻数比を表し、Ｚｒｅｃは、整流器３１６の動的な入力インピーダンスを表す。式（１）から分かるように、変圧器３１８は、磁気共鳴検査の画像品質と捕獲される電力の量との間のバランスを達成するよう、インピーダンスＺｒｅｃを適切な入力インピーダンスＺｉｎに変換する。言い換えれば、引き起こされる捕獲電流のレベルは、磁気共鳴検査の画像品質を改善するようエネルギ捕獲回路の入力インピーダンスＺｉｎを増大させることによって低減され得、引き起こされる捕獲電流のレベルは、捕獲される電力を増大させるようエネルギ捕獲回路の入力インピーダンスＺｉｎを低下させることによって増大され得る。図３の実施形態では、適切な入力インピーダンスＺｉｎは、変圧器３１８の巻数比を注意深く選択することによって達成される。
【００４０】
図３の実施形態では、デチューン回路２０４−１は、直列に結合されたインダクタ３１０及びダイオード３１２を含むものとして、例となるよう設計されている。デチューン回路２０４−１は、受信アンテナ２０２−１をデチューン又はチューニングしてそれを非共振モードと共振モードとの間で切り替える基本機能が達成され得る限りは様々な構成を有することができることが当業者によって認識されるべきである。デチューン回路２０４−１の様々な他の構成は、明りょうさ及び簡潔さのために本願では記載されない。
【００４１】
図４は、本発明の他の実施形態に従う受信チャネルのためのエネルギ捕獲配置４００の概略図を表す。図４に表されるように、インピーダンス整合回路３１４は、多段の４分の１波長伝送線路４０２−１乃至４０２−Ｋによって実現される。なお、Ｋは１以上の整数である。Ｋが奇数であるとき、図４におけるエネルギ捕獲ユニット２０８−１の入力インピーダンスは、式（２）によって与えられる：
Ｚｉｎ＝（Ｚｃｋ２×Ｚｃｋ−２２×・・・×Ｚｃ３２×Ｚｃ１２）
／（Ｚｃｋ−１２×Ｚｃｋ−３２×・・・×Ｚｃ２２×Ｚｒｅｃ）    （２）
Ｚｃ１乃至Ｚｃｋは、対応する伝送線路４０２−１乃至４０２−Ｋの特性インピーダンスを表す。Ｋが偶数であるとき、図４におけるエネルギ捕獲ユニット２０８−１の入力インピーダンスは、式（３）によって与えられる：
Ｚｉｎ＝（Ｚｃｋ２×Ｚｃｋ−２２×・・・×Ｚｃ４２×Ｚｃ２２×Ｚｒｅｃ）
／（Ｚｃｋ−１２×Ｚｃｋ−３２×・・・×Ｚｃ３２×Ｚｃ１２）      （３）。
【００４２】
図５は、本発明の更なる他の実施形態に従う受信チャネルのためのエネルギ捕獲配置５００の概略図を表す。図５に表されるように、インピーダンス整合回路３１４は、インダクタ５０４並びにキャパシタ５０６及び５０８を含むディスクリート部品変圧器ネットワーク５０２によって実現される。ディスクリート部品変圧器ネットワーク５０２は、次の式（４）及び（５）が満足される限りは、長さθ及び特性インピーダンスＺを有する４分の１波長伝送線路の等価回路である：
Ｌ＝Ｚ（ｓｉｎθ／ω）      （４）
Ｃ＝（１／Ｚω）・（（１−ｃｏｓθ）／ｓｉｎθ）      （５）
Ｌは、インダクタ５０４のインダクタンスであり、Ｃは、キャパシタ５０６及び５０８のキャパシタンスであり、ωは、動作周波数の角周波数である。磁気共鳴用途のために、ωは、患者１１８のラーモア（Larmor）周波数に近い。
【００４３】
図６は、本発明の一実施形態に従うエネルギ捕獲方法のフローチャート６００である。図６は、図１乃至図３と組み合わせて記載される。ステップ６０２で、受信アンテナは、共振モードと非共振モードとの間で切り替えられる。図２を参照して表されるように、受信アンテナ２０２−１は、磁気共鳴スキャナ１００の送信フェーズで非共振モードへ、そして、磁気共鳴スキャナ１００の受信フェーズで共振モードへ切り替えられる。ステップ６０４で、共振モードにある受信アンテナ２０２−１は、磁気共鳴検査の磁気共鳴信号を受信する。ステップ６０６で、エネルギ捕獲ユニット２０８−１は、非共振モードにある受信アンテナ２０２−１を流れる捕獲電流を引き起こす。ステップ６０８で、捕獲電流が流れる受信アンテナ２０２−１からの電力が捕獲される。
【００４４】
本発明は、好適な実施形態を参照して記載されてきた。変更及び代替は、前述の詳細な説明を読んで理解することで当業者に想到され得る。本発明は、全てのそのような変更及び代替を、それらが添付の特許請求の範囲及びその均等の範囲内にある限りは含むものとして解釈されるべきであることが意図される。特許請求の範囲において、括弧内の如何なる参照符号も、請求項を制限するものとして解釈されるべきではない。語「有する（comprising）」は、請求項に挙げられている以外の要素又はステップの存在を除外しない。要素の単称（すなわち、要素の前の不定冠詞（a又はan））は、そのような要素の複数個の存在を除外しない。開示されている方法は、いくつかの別個の要素を有するハードウェアを用いて、且つ、適切にプログラムされたコンピュータを用いて、実装され得る。いくつかの手段を挙げるシステムの請求項において、それらの手段のうちのいくつかは、コンピュータ読み出し可能なソフトウェア又はハードウェアの同一のアイテムによって具現され得る。特定の手段が相互に異なる請求項において挙げられているという単なる事実は、それらの手段の組み合わせが有利に使用され得ないことを示すものではない。
【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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