(57)【要約】  ワイヤレス磁気共鳴（ＭＲ）受信コイル２０のようなクロック式電子デバイスは、ある周波数差だけ離間された第１の搬送波周波数及び第２の搬送波周波数それぞれの第１の伝搬遅延した搬送波信号及び第２の伝搬遅延した搬送波信号を含む伝搬遅延したワイヤレスクロック同期信号５４を受信するように構成されるワイヤレス受信機又は送受信機３０と、デジタルカウンタ６４をドライブするローカル発振器６２を備えるクロック６０と、クロック同期を実行するように構成される少なくとも１つの電子信号処理コンポーネント６６とを備える。これは、第１の伝搬遅延した搬送波信号の位相と第２の伝搬遅延した搬送波信号の位相との間の位相差φ１からラップカウントｋを求めることと、ラップカウントを用いて、伝搬遅延したワイヤレスクロック同期信号のラップされた位相φ２，ｗｒａｐｐｅｄをアンラップし、アンラップされた位相φ２，ｕｎｗｒａｐｐｅｄを生成することと、アンラップされた位相を用いてクロックを同期させることとを含む。
2021514580.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
ある周波数差だけ離間された第１の搬送波周波数及び第２の搬送波周波数それぞれの第１の伝搬遅延した搬送波信号及び第２の伝搬遅延した搬送波信号を含む伝搬遅延したワイヤレスクロック同期信号を受信するワイヤレス受信機又は送受信機と、
デジタルカウンタをドライブするローカル発振器を備えるクロックと、
クロック同期を実行する少なくとも１つの電子信号処理コンポーネントとを備える、クロック式電子デバイスであって、
前記クロック同期は、
前記第１の伝搬遅延した搬送波信号の位相と前記第２の伝搬遅延した搬送波信号の位相との間の位相差からラップカウントを求めることと、
前記ラップカウントを用いて、前記伝搬遅延したワイヤレスクロック同期信号のラップされた位相をアンラップし、アンラップされた位相を生成することと、
前記アンラップされた位相を用いて前記クロックを同期させることとを含む、
クロック式電子デバイス。
【請求項２】
前記クロック同期は、
前記アンラップされた位相から、前記伝搬遅延したワイヤレスクロック同期信号の伝搬遅延を求めることと、
求められた前記伝搬遅延を用いて、前記クロックを同期させることとを含む、請求項１に記載のクロック式電子デバイス。
【請求項３】
前記クロック式電子デバイスは、生理学的データ又は医療用撮像データのサンプルを収集するワイヤレス医療用撮像デバイスコンポーネントを備え、前記少なくとも１つの電子信号処理コンポーネントは更に、前記サンプルにタイムスタンプを割り当て、前記タイムスタンプは、前記アンラップされた位相を用いて同期した前記クロックから取得される、請求項１又は２に記載のクロック式電子デバイス。
【請求項４】
前記ワイヤレス医療用撮像デバイスコンポーネントは、ＭＲ撮像デバイスとともに使用するためのワイヤレス磁気共鳴（ＭＲ）受信コイルを備える、請求項３に記載のクロック式電子デバイス。
【請求項５】
前記第１の搬送波周波数は１ＧＨｚ以上であり、前記第２の搬送波周波数は１ＧＨｚ以上であり、前記第１の搬送波周波数と前記第２の搬送波周波数との間の前記周波数差は１００ＭＨｚ以下である、請求項４に記載のクロック式電子デバイス。
【請求項６】
前記伝搬遅延したワイヤレスクロック同期信号の前記ラップされた位相は、
前記第１の伝搬遅延した搬送波信号、
前記第２の伝搬遅延した搬送波信号、
前記第１の伝搬遅延した搬送波信号及び前記第２の伝搬遅延した搬送波信号を合成した合成信号、及び
前記伝搬遅延したワイヤレスクロック同期信号の第３の伝搬遅延した搬送波信号、
のうちの１つの前記ラップされた位相であり、前記第３の伝搬遅延した搬送波信号は、前記第１の伝搬遅延した搬送波信号とは異なり、且つ、前記第２の伝搬遅延した搬送波信号とは異なる、請求項１から５のいずれか一項に記載のクロック式電子デバイス。
【請求項７】
ワイヤレスクロック同期信号発生器を更に備え、前記ワイヤレスクロック同期信号発生器は、
クロック同期信号を生成する無線周波数（ＲＦ）信号発生器と、
前記クロック同期信号をワイヤレスクロック同期信号として自由空間の中にワイヤレス送信するように接続される送信機又は送受信機とを備え、前記伝搬遅延したワイヤレスクロック同期信号は、自由空間を通って前記ワイヤレス受信機又は送受信機に送信される前記ワイヤレスクロック同期信号を含む、請求項１から６のいずれか一項に記載のクロック式電子デバイス。
【請求項８】
前記ＲＦ信号発生器は、マスター搬送波信号を、前記第１の搬送波周波数と前記第２の搬送波周波数との間の前記周波数差の半分に等しいベースバンド周波数のベースバンド信号で変調する両側波帯（ＤＳＢ）変調器を備える、請求項７に記載のクロック式電子デバイス。
【請求項９】
前記ワイヤレス受信機又は送受信機、前記クロック、及び前記少なくとも１つの電子信号処理コンポーネントはワイヤレスデバイスを構成し、
前記ワイヤレスクロック同期信号発生器は前記ワイヤレスデバイスの一部ではない、請求項７又は８に記載のクロック式電子デバイス。
【請求項１０】
磁気共鳴信号を受信する少なくとも１つのコイル素子と、
ある周波数差だけ離間された第１の搬送波周波数及び第２の搬送波周波数それぞれの第１の伝搬遅延した搬送波信号及び第２の伝搬遅延した搬送波信号を含む伝搬遅延したワイヤレスクロック同期信号を受信するワイヤレス受信機又は送受信機と、
オンボードクロックと、
前記オンボードクロックを用いて、前記少なくとも１つのコイル素子によって受信された前記ＭＲ信号のタイムスタンプ付きサンプルを生成し、クロック同期を更に実行する少なくとも１つの電子信号処理コンポーネントとを備える、磁気共鳴受信コイルであって、
前記クロック同期は、
前記第１の伝搬遅延した搬送波信号の位相と前記第２の伝搬遅延した搬送波信号の位相との間の位相差からラップカウントを求めることと、
前記ラップカウントを用いて、前記伝搬遅延したワイヤレスクロック同期信号のラップされた位相をアンラップし、アンラップされた位相を生成することと、
前記アンラップされた位相を用いて、前記ＭＲ受信コイルの前記オンボードクロックを同期させることとを含む、
磁気共鳴受信コイル。
【請求項１１】
前記クロック同期は、
前記アンラップされた位相から、前記伝搬遅延したワイヤレスクロック同期信号の伝搬遅延を求めることと、
求められた前記伝搬遅延を用いて、前記ＭＲ受信コイルの前記オンボードクロックを同期させることとを更に含む、請求項１０に記載の磁気共鳴受信コイル。
【請求項１２】
前記少なくとも１つの電子信号処理コンポーネントは、
前記少なくとも１つのコイル素子によって受信された前記ＭＲ信号を増幅するように接続される前置増幅器と、
前記少なくとも１つのコイル素子によって受信され、前記前置増幅器によって増幅された前記ＭＲ信号のデジタルサンプルを生成するように接続されるアナログ／デジタル（Ａ／Ｄ）コンバータと、
前記オンボードクロックを用いて前記デジタルサンプルにタイムスタンプを割り当てる、デジタルマイクロプロセッサ、デジタルマイクロコントローラ、及びフィールドプログラマブルゲートアレイ（ＦＰＧＡ）のうちの１つ以上を含む電子プロセッサとを備える、請求項１０又は１１に記載の磁気共鳴受信コイル。
【請求項１３】
前記オンボードクロックは、前記少なくとも１つの電子信号処理コンポーネントに接続されるデジタルカウンタをドライブするローカル発振器を備える、請求項１０から１２のいずれか一項に記載の磁気共鳴受信コイル。
【請求項１４】
前記第１の搬送波周波数は１ＧＨｚ以上であり、前記第２の搬送波周波数は１ＧＨｚ以上であり、前記第１の搬送波周波数と前記第２の搬送波周波数との間の前記周波数差は１００ＭＨｚ以下である、請求項１０から１３のいずれか一項に記載の磁気共鳴受信コイル。
【請求項１５】
前記ワイヤレス受信機又は送受信機が、前記少なくとも１つのコイル素子によって受信された前記ＭＲ信号の前記タイムスタンプ付きサンプルを前記ＭＲ受信コイルから送信するように更に構成されるワイヤレス送受信機であるか、又は
前記磁気共鳴受信コイルが、伝搬遅延したワイヤレスクロック同期信号を受信する前記ワイヤレス受信機又は送受信機とは別のワイヤレスデータ出力送信機又は送受信機を更に備えるか、の一方であって、前記ワイヤレスデータ出力送信機又は送受信機は、前記少なくとも１つのコイル素子によって受信された前記磁気共鳴信号の前記タイムスタンプ付きサンプルを前記磁気共鳴受信コイルから送信する、請求項１０から１４のいずれか一項に記載の磁気共鳴受信コイル。
【請求項１６】
磁気共鳴撮像スキャナと、
請求項１０から１５のいずれか一項に記載の磁気共鳴受信コイルと、
ワイヤレスクロック同期信号を自由空間の中に送信するワイヤレスクロック同期信号発生器とを備える、磁気共鳴撮像デバイスであって、
前記伝搬遅延したワイヤレスクロック同期信号は、自由空間を通って、前記磁気共鳴受信コイルの前記ワイヤレス受信機又は送受信機に送信される前記ワイヤレスクロック同期信号を含む、磁気共鳴撮像デバイス。
【請求項１７】
前記ワイヤレスクロック同期信号発生器は、マスター搬送波信号を、前記第１の搬送波周波数と前記第２の搬送波周波数との間の前記周波数差の半分に等しいベースバンド周波数のベースバンド信号で変調する両側波帯（ＤＳＢ）変調器を備える、請求項１６に記載の磁気共鳴撮像デバイス。
【請求項１８】
ワイヤレス受信機又は送受信機を用いて、ある周波数差だけ離間された第１の搬送波周波数及び第２の搬送波周波数それぞれの第１の伝搬遅延した搬送波信号及び第２の伝搬遅延した搬送波信号を含む伝搬遅延したワイヤレスクロック同期信号の自由空間送信を受信するステップと、
少なくとも１つの電子信号処理コンポーネントを用いて、動作を実行するステップとを含む、クロック同期方法であって、
前記動作は、
前記第１の伝搬遅延した搬送波信号の位相と前記第２の伝搬遅延した搬送波信号の位相との間の位相差からラップカウントを求めるステップと、
前記ラップカウントを用いて、前記伝搬遅延したワイヤレスクロック同期信号のラップされた位相をアンラップし、アンラップされた位相を生成するステップと、
前記アンラップされた位相を用いて電子クロックを同期させるステップとを含む、
クロック同期方法。
【請求項１９】
前記少なくとも１つの電子信号処理コンポーネントを用いて実行される前記動作は、前記アンラップされた位相から、前記伝搬遅延したワイヤレスクロック同期信号の伝搬遅延を求めるステップを更に含み、
前記電子クロックは、求められた前記伝搬遅延を用いて同期する、請求項１８に記載のクロック同期方法。
【請求項２０】
前記伝搬遅延したワイヤレスクロック同期信号の前記ラップされた位相は、
前記第１の伝搬遅延した搬送波信号、
前記第２の伝搬遅延した搬送波信号、
前記第１の伝搬遅延した搬送波信号及び前記第２の伝搬遅延した搬送波信号を合成した合成信号、及び
前記伝搬遅延したワイヤレスクロック同期信号の第３の伝搬遅延した搬送波信号、
のうちの１つの前記ラップされた位相であり、前記第３の伝搬遅延した搬送波信号は、前記第１の伝搬遅延した搬送波信号とは異なり、且つ、前記第２の伝搬遅延した搬送波信号とは異なる、請求項１８又は１９に記載のクロック同期方法。
【請求項２１】
無線周波数（ＲＦ）信号発生器を動作させて、クロック同期信号を生成するステップと、
前記クロック同期信号をワイヤレスクロック同期信号として自由空間の中にワイヤレス送信するステップとを更に含み、前記伝搬遅延したワイヤレスクロック同期信号は、自由空間を通って、前記ワイヤレス受信機又は送受信機に送信される前記ワイヤレスクロック同期信号を含む、請求項１８から２０のいずれか一項に記載のクロック同期方法。
【請求項２２】
前記ＲＦ信号発生器を動作させるステップは、
両側波帯（ＤＳＢ）変調器を備える前記ＲＦ信号発生器を動作させて、マスター搬送波信号を、前記第１の搬送波周波数と前記第２の搬送波周波数との前記周波数差の半分に等しいベースバンド周波数のベースバンド信号で変調することによって前記クロック同期信号を生成するステップを含む、請求項２１に記載のクロック同期方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
[0001]  以下は、包括的には、医療用撮像技術、ワイヤレスコンポーネント同期技術、磁気共鳴撮像技術、ポジトロン放出断層撮影（ＰＥＴ）撮像技術、医療用撮像データタイムスタンプ同期技術、及び関連技術に関する。
【背景技術】
【０００２】
[0002]  医療用撮像では、取得された撮像データに関して正確かつ厳密にタイムスタンプを割り当てることが極めて重要になる可能性がある。磁気共鳴（ＭＲ）撮像では、タイムスタンプは、取得された撮像データを、無線周波数（ＲＦ）励起パルス、印加される傾斜磁場などのタイミングのような、ＭＲ撮像データ取得シーケンスの事象と時間的に相関させることに頼る。また、正確かつ厳密なタイムスタンプは、いくつかのＭＲ受信コイル、又はコイル素子のアレイを備える受信コイルを用いて取得されたＭＲ信号の位相成分を正確に合成することに頼る。より一般的には、ＭＲ撮像システムのＭＲ送信及び受信コイル、傾斜磁場コイルなどのコンポーネントのクロックを用いて、種々のアナログ信号を生成及びサンプリングし、アナログ信号がＭＲ画像を生成するために処理される。これらのクロックは、最適な画像品質を確保するために、互いに非常に高い精度で同期しなければならない。例えば、ＲＦサンプリングクロックの場合、１つのデジタル受信機仕様は、これらのクロックの最大ドリフトが２２ｐｓ未満であることを要求する。光の速さで換算すると、２２ｐｓは、光が７ｍｍ進行するのに要する時間である。
【０００３】
[0003]  同様に、飛行時間ポジトロン放出断層撮影（ＴＯＦ−ＰＥＴ）では、正確な飛行時間情報は、放射線検出事象のタイムスタンプが同様の精度まで同期することを要求する。ＴＯＦ−ＰＥＴの場合、飛行時間空間定位は、数百ピコ秒程度か、それより速いタイムスタンプ精度を要求する。
【０００４】
[0004]  有線のＲＦケーブル又は光学接続を用いるＭＲ受信コイルの場合、ケーブルに沿ったクロック信号伝搬遅延は一般に、ＭＲ受信コイルの位置決めに関して、又はコイルに最も近い外部事象に関してそれぞれ不変である。ワイヤレスＭＲ受信コイルの場合、ワイヤレスクロック同期信号が利用される場合がある。この手法に関するいくつかの例示が、例えば、Ｒｅｙｋｏｗｓｋｉらの国際公開第２０１７／１０３７５９号Ａ２に記述されている。
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
[0005]  ワイヤレスＭＲ受信コイルの場合、患者の動き、患者寝台の動き、撮像検査室内の医療従事者の動きなどの種々の要因に起因して、ワイヤレスクロック同期信号の伝搬遅延が時間の関数として変化する可能性がある。先に言及されたように、７ｍｍほどの小さい空間的な動きが、２２ｐｓの伝搬遅延の変化を導入し、それにより、ＭＲ撮像システムが仕様から外れる可能性がある。この問題に対する通常の解決策は、ワイヤレスクロック同期信号の位相を測定すること、及び関係Δφ＝２πｆ・Δｔに基づいて、位相を時間遅延に変換することである。ここで、Δｔは、推定される伝搬遅延（の変化）であり、Δφは、何らかの基準位相に対して測定された位相シフトであり、ｆは、ワイヤレスクロック同期信号の搬送波周波数である。位相φ（ｔ）は、指定された基準時刻ｔ０における基準位相φ（ｔ０）＝０に対する時間の関数として監視することができ、時刻ｔにおける伝搬遅延Δｔは、
【数１】
2021514580.tif 000003
によって与えられる。しかしながら、測定された位相φ（ｔ）がラップされた位相であるという点で問題が生じる可能性がある。Δｔが十分に大きい場合には、実際の搬送波位相が±１８０度の範囲を超える場合があり、位相ラップが生じる。直接の測定はラップされた位相φｗｒａｐｐｅｄ（ｔ）からなり、それは範囲［−１８０度，＋１８０度］に限定される。一方、曖昧にすることなくΔｔを計算するには、アンラップされた位相φｕｎｗｒａｐｐｅｄ（ｔ）＝φｗｒａｐｐｅｄ（ｔ）＋２πｋが必要とされる。ここで、ｋは整数値である。
【０００６】
[0006]  φｗｒａｐｐｅｄ（ｔ）の次の測定との間の位相増分が十分に小さい場合には、真の（すなわち、アンラップされた）搬送波位相φｕｎｗｒａｐｐｅｄ（ｔ）は、φｗｒａｐｐｅｄ（ｔ）の被測定値間の位相増分を累積することによって取得することができる。しかしながら、この方法は、測定された（ラップされた）搬送波位相φｗｒａｐｐｅｄ（ｔ）を絶えず監視することを要求し、それは必ずしも可能であるとは限らない。例えば、短時間の通信損失があると、通信中断中に位相ラップが生じたか否かは確実にはわからない。
【０００７】
[0007]  以下はある改善形態を開示する。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
[0008]  本明細書において開示されるいくつかの実施形態において、クロック式電子デバイスが、伝搬遅延したワイヤレスクロック同期信号を受信するように構成されるワイヤレス受信機又は送受信機を備える。その信号は、ある周波数差だけ離間された第１の搬送波周波数及び第２の搬送波周波数それぞれの第１の伝搬遅延した搬送波信号及び第２の伝搬遅延した搬送波信号を含む。クロック式電子デバイスは、例えば、デジタルカウンタをドライブするローカル発振器（ＬＯ）を備えるクロックを更に備え、クロック同期を実行するように構成される電子信号処理コンポーネントを更に備える。クロック同期は、第１の伝搬遅延した搬送波信号の位相と第２の伝搬遅延した搬送波信号の位相との間の位相差（φ１）からラップカウント（ｋ）を求めることと、ラップカウントを用いて、伝搬遅延したワイヤレスクロック同期信号のラップされた位相（φ２，ｗｒａｐｐｅｄ）をアンラップし、アンラップされた位相（φ２，ｕｎｗｒａｐｐｅｄ）を生成することと、アンラップされた位相を用いてクロックを同期させることとを含む。伝搬遅延したワイヤレスクロック同期信号のラップされた位相（φ２，ｗｒａｐｐｅｄ）は、例えば、第１の伝搬遅延した搬送波信号、第２の伝搬遅延した搬送波信号、第１の伝搬遅延した搬送波信号及び第２の伝搬遅延した搬送波信号を合成した合成信号、伝搬遅延したワイヤレスクロック同期信号の第３の伝搬遅延した搬送波信号、のうちの１つのラップされた位相とすることができ、第３の伝搬遅延した搬送波信号は第１の伝搬遅延した搬送波信号とは異なり、第２の伝搬遅延した搬送波信号とは異なる。１つの例示的な手法では、クロック同期は、アンラップされた位相（φ２，ｕｎｗｒａｐｐｅｄ）から、伝搬遅延したワイヤレスクロック同期信号の伝搬遅延（Δｔ）を求めることと、求められた伝搬遅延を用いてクロックを同期させることとを更に含む。
【０００９】
[0009]  いくつかの実施形態において、上記のクロック式電子デバイスは、生理的データ又は医療用撮像データのサンプルを収集するように構成されるワイヤレス医療用撮像デバイスコンポーネントを備え、電子信号処理コンポーネントは、サンプルにタイムスタンプを割り当てるように更に構成される。タイムスタンプは、アンラップされた位相を用いて同期したクロックから取得される。ワイヤレス医療用撮像デバイスコンポーネントは、例えば、ＭＲ撮像デバイスとともに使用するように構成されるワイヤレス磁気共鳴（ＭＲ）受信コイルを備えることができる。別の実施形態では、ワイヤレス医療用撮像デバイスコンポーネントは、例えば、ＭＲ撮像デバイスとともに使用するように構成される心電計（ＥＣＧ）又は他の生理的検知デバイスを備えることができる。更に別の例示的な非限定的例では、ワイヤレス医療用撮像デバイスコンポーネントは、例えば、ポジトロン放出断層撮影（ＰＥＴ）撮像デバイスの放射線検出器モジュールを備えることができる。
【００１０】
[0010]  別の開示される態様では、上記のクロック式電子デバイスは、クロック同期信号を生成するように構成される無線周波数（ＲＦ）信号発生器を含むワイヤレスクロック同期信号発生器と、クロック同期信号をワイヤレスクロック同期信号として自由空間の中にワイヤレス送信するように接続される送信機又は送受信機とを更に備える（又は、それらとワイヤレスに動作可能に結合される）。伝搬遅延したワイヤレスクロック同期信号は、それゆえ、自由空間を通ってワイヤレス受信機又は送受信機に送信されるワイヤレスクロック同期信号を含む。いくつかの非限定的な例示的実施形態では、ＲＦ信号発生器は、マスター搬送波信号を、第１の搬送波周波数と第２の搬送波周波数との間の周波数差の半分に等しいベースバンド周波数のベースバンド信号で変調するように構成される両側波帯（ＤＳＢ）変調器を備えることができる。
【００１１】
[0011]  いくつかの実施形態において、ワイヤレス受信機又は送受信機、クロック及び電子信号処理コンポーネントはワイヤレスデバイスを構成し、ワイヤレスクロック同期信号発生器は、そのワイヤレスデバイスの一部ではない。
【００１２】
[0012]  別の開示される態様では、クロック同期方法が開示される。ワイヤレス受信機又は送受信機を用いて、ある周波数差だけ離間された第１の搬送波周波数及び第２の搬送波周波数それぞれの第１の伝搬遅延した搬送波信号及び第２の伝搬遅延した搬送波信号を含む、伝搬遅延したワイヤレスクロック同期信号の自由空間送信が受信される。電子信号処理コンポーネントを用いて、第１の伝搬遅延した搬送波信号の位相と第２の伝搬遅延した搬送波信号の位相との間の位相差（φ１）からラップカウント（ｋ）を求めることと、ラップカウントを用いて、伝搬遅延したワイヤレスクロック同期信号のラップされた位相（φ２，ｗｒａｐｐｅｄ）をアンラップし、アンラップされた位相（φ２，ｕｎｗｒａｐｐｅｄ）を生成することと、アンラップされた位相を用いて電子クロックを同期させることとを含む動作が実行される。クロック同期方法は、無線周波数（ＲＦ）信号発生器を動作させて、クロック同期信号を生成することと、クロック同期信号をワイヤレスクロック同期信号として自由空間の中にワイヤレス送信することとを更に含むことができる。伝搬遅延したワイヤレスクロック同期信号は、その際、自由空間を通ってワイヤレス受信機又は送受信機に送信されるワイヤレスクロック同期信号を含む。いくつかのそのような実施形態では、ワイヤレスクロック同期信号発生器は、マスター搬送波信号を、第１の搬送波周波数と第２の搬送波周波数との間の周波数差の半分に等しいベースバンド周波数のベースバンド信号で変調するように構成される両側波帯（ＤＳＢ）変調器を備える。
【００１３】
[0013]  １つの利点は、起こり得る位相ラッピングに起因する曖昧さが考慮に入れられたワイヤレスクロック同期信号を用いてクロック同期を提供することにある。
【００１４】
[0014]  別の利点は、起こり得る位相ラッピングに起因する曖昧さが考慮に入れられたそのようなクロック同期を提供する、ワイヤレスＭＲコイル、又は他のワイヤレスＭＲコンポーネント、又は他のワイヤレス医療用撮像コンポーネントを提供することにある。
【００１５】
[0015]  別の利点は、ワイヤレスクロック同期信号との同期中に起こり得る位相ラッピングを考慮に入れることによって、タイムスタンプ信頼性が改善されたワイヤレスＭＲコイル又は他のワイヤレス医療用撮像コンポーネントを提供することにある。
【００１６】
[0016]  別の利点は、相対的に狭い帯域幅を有するワイヤレスクロック同期信号を用いて、上記の利点のうちの１つ以上を提供することにある。
【００１７】
[0017]  別の利点は、両側波帯（ＤＳＢ）変調器回路のような安価な回路を用いて生成されたワイヤレスクロック同期信号を用いて、上記の利点のうちの１つ以上を提供することにある。
【００１８】
[0018]  別の利点は、クロック同期がワイヤレスクロック同期信号の通信中の短時間の中断に対してロバストである、上記の利点のうちの１つ以上を提供することにある。
【００１９】
[0019]  所与の実施形態が、上記の利点をいずれも提供しないか、又は上記の利点のうちの１つ、２つ、若しくは３つ以上、又は全てを提供する場合があり、及び／又は本開示を読み、理解すると、当業者には明らかになるような他の利点を提供する場合がある。
【００２０】
[0020]  本発明は、種々のコンポーネント及びコンポーネントの配置、並びに種々のステップ及びステップの配置の形をとることができる。図面は、好ましい実施形態を例示することのみを目的とし、本発明を制限するものと解釈されるべきではない。
【図面の簡単な説明】
【００２１】
【図１】[0021]  ワイヤレスクロック同期信号と同期したクロックを有するワイヤレスコンポーネントを含む、磁気共鳴（ＭＲ）撮像デバイスを示す概略図であり、上側差込図は、ラップされた位相φ２と、位相をアンラップするために使用される位相差φ１とを求めることを概略的に示す。
【図２】[0022]  位相差φ１を用いて、ラップされた位相φ２をアンラップするためのプロセスを示す概略図である。
【図３】[0023]  本明細書において説明されるシミュレーション結果のプロット図である。
【図４】本明細書において説明されるシミュレーション結果のプロット図である。
【発明を実施するための形態】
【００２２】
[0024]  図１を参照すると、例示的な医療用撮像デバイス１０が、磁気共鳴（ＭＲ）撮像スキャナを備え、磁気共鳴（ＭＲ）撮像スキャナは、非限定的な例示として、静（Ｂ０）磁場を生成する超伝導又は常伝導磁石、Ｂ０磁場に傾斜磁場を重ね合わせるための傾斜磁場コイル、ＭＲボア１４又は他のＭＲ検査領域内に配置される撮像対象者において磁気共鳴を励起し、及び／又は空間的に符号化するためにＲＦパルスを印加するための全身無線周波数（ＲＦ）コイルなどの、図１には示されない種々のコンポーネントを含むハウジング又はガントリ１２を備える。ロボット制御患者寝台１６又は他の対象者支持体が、診断患者、医療スクリーニングを受ける対象者、又は他の撮像対象者を撮像するためにＭＲボア１４の中に送り込むことを可能にする。
【００２３】
[0025]  医療従事者によって理解されるように、例示的なＭＲ撮像スキャナ１０のような医療用撮像デバイスを使用することは、数多くの医療用撮像デバイスコンポーネントの位置決め及び動作を伴う可能性がある。非限定的な例示として、図１は、役に立つ場合がある２つのそのような医療用撮像デバイスコンポーネントとして、ＭＲ撮像デバイス１０とともに使用するように構成されるワイヤレスＭＲ受信コイル２０と、ＭＲ撮像デバイス１０とともに使用するように構成される心電計（ＥＣＧ）２２とを示す。ワイヤレスＭＲ受信コイル２０は、ＭＲ撮像デバイス１０の動作によって生成されるＭＲ信号を受信するために、少なくとも、ＭＲ周波数に同調することによって構成される少なくとも１つのコイル素子２４（９個のコイル素子２４からなる例示的なアレイ）を含む限りにおいて、ＭＲ撮像デバイス１０とともに使用するように構成され、他の態様によれば、任意選択で、ＭＲ信号を増幅する前置増幅器、撮像を受ける解剖学的領域に隣接して位置決めされる物理的形状などを含む。例示的なＥＣＧ２２は、ＭＲボア１４の閉ざされた空間内でＥＣＧ生理学的データの取得を容易にするために、ＥＡＳＩ構成などに配置された少ない数の電極を備えるコンパクトな電極パッド２６を利用することによって、ＭＲ撮像デバイス１０とともに使用するように構成され、更には、電子回路内の強磁性コアインダクタの使用を制限するか、又は使用しないこと、ＲＦ干渉を軽減するために広範囲にＲＦを遮蔽することなどの態様によって、ＭＲ撮像デバイス１０とともに使用するように構成される。
【００２４】
[0026]  例示的な医療用撮像デバイス１０及び例示的なクロック式電子デバイス２０、２２は例示にすぎず、広範な適用例にわたる広範なデバイスに関して、本明細書において開示されるようなクロック同期を含むクロック式電子デバイスを利用することが考えられる。開示されるクロック同期は、クロック式ワイヤレス電子デバイスとの関連で特に有用であるが、他のタイプのクロック式電子デバイスとともに使用することもできる。例えば、飛行時間ポジトロン放出断層撮影（ＴＯＦ−ＰＥＴ）撮像デバイスは、陽電子−電子対消滅事象から放出される５１１ｋｅＶγ線を検出するための放射線検出器モジュールの１つ以上のリングを利用する。各陽電子−電子対消滅事象は２つの５１１ｋｅＶγ線を放出し、それらのγ線は、運動量保存を満たすために反対方向に放出される。狭い時間窓内で検出される２つのそのような５１１ｋｅＶγ線は、同時に生じた５１１ｋｅＶγ線対として識別される。ＴＯＦ定位が利用されるとき、これら２つの同時検出間の時間差（もしあるなら）は、検出を接続する応答線（ＬＯＲ）に沿った空間定位に変換される。γ線が光の速さで進行するとき、ＴＯＦ定位は、数十又は数百ピコ秒より高い精度までの、ＰＥＴスキャナの全ての放射線検出器モジュールの厳密な同期を要求する。放射線検出器モジュール（それは医療用撮像デバイスコンポーネントである）は、医療用撮像データ（ここでは、タイムスタンプ付きのγ線検出事象を示すデジタル化された信号又はアナログ信号）をポート出力するように配線されるが、それにもかかわらず、放射線検出器モジュールを設置するために必要とされる配線を大幅に削減するために、ワイヤレスクロック同期信号のブロードキャストを利用して、本明細書において開示されるようなクロック同期方法を利用することが考えられる。これ以外に、ある周波数差だけ離間されるそれぞれの第１の搬送波周波数及び第２の搬送波周波数の第１の伝搬遅延した搬送波信号及び第２の伝搬遅延した搬送波信号を含むワイヤレスクロック同期信号を使用する開示されるクロック同期は、ワイヤレスクロック同期信号の位相ラッピングに起因する同期の曖昧さが懸念されるあらゆる状況において有用に利用されるので、医療用撮像以外の適用例において、開示されるクロック同期を利用することも更に考えられる。
【００２５】
[0027]  以下において、例示的な説明は例示的なワイヤレスＭＲ受信コイル２０に注目し、ワイヤレスＭＲ受信コイル２０は、概略的に示されるように、ある周波数差だけ離間された第１の搬送波周波数及び第２の搬送波周波数それぞれの第１の伝搬遅延した搬送波信号及び第２の伝搬遅延した搬送波信号を含む伝搬遅延したワイヤレスクロック同期信号を受信するように構成されるワイヤレス受信機又は送受信機３０と、少なくとも１つのオンボードクロック、及びオンボードクロックを用いて、少なくとも１つのコイル素子２４によって受信されたＭＲ信号のタイムスタンプ付きサンプルを生成するように構成され、本明細書において開示されるようなクロック同期を実行するように更に構成される少なくとも１つの電子信号処理コンポーネントを含む電子回路３２とを備える。さらに、ワイヤレスクロック同期信号発生器３４が、クロック同期信号を生成するように構成されるＲＦ信号発生器４２と、クロック同期信号を、ワイヤレスクロック同期信号として自由空間の中にワイヤレス送信するように接続される送信機又は送受信機４４とを備える。上記の伝搬遅延したワイヤレスクロック同期信号は、それゆえ、送信機又は送受信機４４から、自由空間を通って、ワイヤレスＭＲ受信コイル２０（すなわち、例示的なクロック式電子デバイス）のワイヤレス受信機又は送受信機３０に送信されるワイヤレスクロック同期信号を含む。
【００２６】
[0028]  例示的なワイヤレスＭＲ受信コイル２０を参照しながらクロック同期が説明されるが、任意の他のクロック式電子デバイスが、ワイヤレスクロック同期信号発生器３４の送信機又は送受信機４４によって出力されるワイヤレスクロック同期信号を利用して、開示されるクロック同期を利用するように同様に構成されることは理解されよう。このようにして、全てのそのようなクロック式電子デバイスが同じワイヤレスクロック同期信号に同期し、それゆえ、互いに同期することになる。更なる例示として、ワイヤレスＥＣＧ２２は、オンボードクロックと、オンボードクロックを用いて、電極パッド２６を介して受信された（この場合）ＥＣＧ信号のタイムスタンプ付きサンプルを生成するように構成され、例示としてＭＲコイル２０に関して説明された手法と同様にクロック同期を実行するように更に構成される少なくとも１つの電子信号処理コンポーネントとを備える電子回路（ＥＣＧ２２に関して図示されない）とともに、ワイヤレスＭＲ受信コイル２０のワイヤレス受信機又は送受信機３０に類似のワイヤレス受信機又は送受信機３１を備える。
【００２７】
[0029]  引き続き図１を参照するとともに、ワイヤレスクロック同期信号発生器３４の概略的に図示された実施形態及び概略的な上側差込図Ａを特に参照すると、位相アンラッピングを含むクロック同期が示される。例示的なワイヤレスクロック同期信号発生器３４において、ＲＦ信号発生器は、Ｎ２ｆ０で表される周波数のマスター搬送波信号を、第１の搬送波周波数と第２の搬送波周波数との間の周波数差の半分に等しい、Ｎ１ｆ０で表されるベースバンド周波数のベースバンド信号で変調するように構成される両側波帯（ＤＳＢ）変調器４２を備える。ＤＳＢ変調は、２つの信号：周波数（Ｎ２＋Ｎ１）ｆ０の上側波帯信号及び周波数（Ｎ２−Ｎ１）ｆ０の下側波帯信号を生成する。生成されたクロック同期信号は、上側波帯及び下側波帯の両方の成分を含み、本明細書において簡略表記（Ｎ２±Ｎ１）ｆ０によって表される。ここで上側差込図Ａを参照すると、ワイヤレスクロック同期信号発生器３４の送信機又は送受信機４４が、この生成されたクロック同期信号をワイヤレスクロック同期信号５０として自由空間の中に出力する（差込図Ａは、ωによって表される角周波数を利用し、角周波数は、よく知られている関係ω＝２πｆによってヘルツ単位の対応する周波数ｆに関連することに留意されたい）。自由空間を通しての送信は、差込図Ａに概略的に示されるように送信チャネル５２と見なすことができる。ワイヤレスＭＲ受信コイル２０のワイヤレス受信機又は送受信機３０において受信される伝搬遅延したワイヤレスクロック同期信号５４は、それゆえ、自由空間５２を通って、ワイヤレス受信機又は送受信機３０に送信されたワイヤレスクロック同期信号５０である。
【００２８】
[0030]  引き続き図１、差込図Ａを参照すると、自由空間チャネル５２は、遅延Δｔを導入する。この遅延は、一般に、ＭＲ受信コイル２０の動き、自由空間チャネル５２を通り抜け、歪める移動中の放射線科医又は他の物理的実体の介在などに起因して、時間の関数として変化する可能性がある。さらに、自由空間チャネル遅延Δｔは、ワイヤレスクロック同期信号５０を用いて互いに同期することになるクロック式電子デバイスごとに異なることは理解されよう。例えば、自由空間チャネル遅延Δｔは、ＭＲ受信コイル２０及びＥＣＧ２２に関して異なる場合があり、いずれも一般に時間の関数として変化する場合がある。通常、同期基準時刻ｔ０において、同期した各クロック式電子デバイスのワイヤレスクロック同期信号の位相は０に設定され（すなわち、基準位相は、デバイスごとに、φ０（ｔ０）＝０と設定される）、その後、時刻ｔにおける可変時間遅延が関係Δφ＝（φ（ｔ）−φ（ｔ０））＝２πｆ・（Δｔ（ｔ）−Δｔ（ｔ０））から求められる。基準時刻ｔ０に関して、φ０（ｔ０）＝０及びΔｔ（ｔ０）＝０が設定されると、これはΔφ（ｔ）＝２πｆ・Δｔ（ｔ）に置き換えられ、それは、Δφ及びΔｔがある了解された時刻ｔ（現在の時刻など）にあるという了解の下で、本明細書において簡略表記Δφ＝２πｆ・Δｔを用いて書かれる場合がある。その後、時刻ｔにおける位相シフトΔφ、すなわち、時間遅延Δｔを用いて、クロック式電子デバイスのオンボードクロックを同期させる際の可変時間遅延を調整することができる。しかしながら、本明細書において先に論じられたように、この手法には欠点がある。位相シフトΔφがラップされている場合には、Δφは１８０度（又は角度単位を使用するとき、＋π）より大きくなるか、又は−１８０度（又は角度単位を使用するとき、−π）より小さくなるので、曖昧さがあり、
【数２】
2021514580.tif 000004
（Δφの場合、角度単位を使用する）として計算される時間シフトは、測定されるラップされた角度位相シフトΔφｗｒａｐｐｅｄであるので、誤りがある。それに対して、
【数３】
2021514580.tif 000005
に従って可変時間遅延を曖昧さを残すことなく計算するには、アンラップされた角度位相シフトΔφｕｎｗｒａｐｐｅｄが必要とされる。
【００２９】
[0031]  この曖昧さは、本明細書において開示されるように、ある周波数差だけ離間された第１の搬送波周波数及び第２の搬送波周波数それぞれの第１の伝搬遅延した搬送波信号及び第２の伝搬遅延した搬送波信号を含む伝搬遅延したワイヤレスクロック同期信号を使用することによって克服される。例示では、ＤＳＢ変調例の表記が使用され、それにより、伝搬遅延したワイヤレスクロック同期信号５４は、角周波数（Ｎ２＋Ｎ１）ω０の第１の（ここでは、上側波帯の）伝搬遅延した搬送波信号と、角周波数（Ｎ２−Ｎ１）ω０の第２の（ここでは、下側波帯の）伝搬遅延した搬送波信号とを含む。これら２つの搬送波周波数は、周波数差２Ｎ１ω０だけ離間される。ベースバンド周波数Ｎ１ｆ０が、相対的に小さい値、例えば、５０ＭＨｚ以下に設定される場合には、上側波帯と下側波帯との間の周波数差２Ｎ１ｆ０は、このベースバンド周波数の２倍になり、例えば、この定量的な例では、１００ＭＨｚ以下になる。２つの伝搬遅延した搬送波信号間の位相差は、本明細書においてφ１と表される。この位相差は、以下のように、伝搬遅延したワイヤレスクロック同期信号５４の伝搬遅延Δｔに関連付けることができる。上側波帯の位相シフトは（Ｎ２＋Ｎ１）ω０・Δｔである。下側波帯の位相シフトは（Ｎ２−Ｎ１）ω０・Δｔである。位相差は、その際、
φ１＝［（Ｎ２＋Ｎ１）ω０・Δｔ］−［（Ｎ２−Ｎ１）ω０・Δｔ］＝２Ｎ１ω０・Δｔ（１）
である。この位相シフトφ１は差分信号の場合であり、「実効」周波数は２つの搬送波周波数を離間する（例えば、ＤＳＢ変調例の場合、上側波帯及び下側波帯を離間する）周波数差２Ｎ１ｆ０に等しい。低い周波数は、位相シフトφ１をラップするために必要とされる長い伝搬遅延Δｔに対応する。例えば、Ｎ１ｆ０＝５０ＭＨｚである場合には、位相シフトφ１は、
【数４】
2021514580.tif 000006
より長い伝搬遅延に関してのみラップする。したがって、ＭＲ受信コイル２０の位置の現実的な変化に関して、又は自由空間送信チャネル５２の中に介在する放射線科医又は他の実体のような他の事象に関して、１００ＭＨｚ以下の周波数だけ離間される２つの搬送波間の位相差φ１のラッピングは予想されない。
【００３０】
[0032]  ２つの伝搬遅延した搬送波信号間の位相差φ１は、周波数差２Ｎ１ｆ０に対応する相対的に低い「実効」周波数を有する。これは、位相差φ１の位相ラッピングを回避するのに有利であるが、２つの伝搬遅延した搬送波信号間の位相差φ１が一般に、数十又は数百ピコ秒程度の所望の時間同期精度を与えるのに不十分な時間分解能を有することも意味する。したがって、本明細書において開示される実施形態では、第１の伝搬遅延した搬送波信号の位相と第２の伝搬遅延した搬送波信号の位相との間の位相差φ１から、本明細書においてｋと表される、ラップカウントが求められる。このラップカウントは、伝搬遅延したワイヤレスクロック同期信号５４のラップされた位相（φ２，ｗｒａｐｐｅｄ）のラッピングを測定する（それは０になる可能性がある）。したがって、アンラップされた位相（φ２，ｕｎｗｒａｐｐｅｄ）を生成するために、ラップカウントｋを用いて、伝搬遅延したワイヤレスクロック同期信号５４のラップされた位相φ２，ｗｒａｐｐｅｄをアンラップする。このアンラップされた位相は、クロック式電子デバイス（例えば、ＭＲ受信コイル２０）のオンボードクロックを所望の高い時間分解能で、例えば、いくつかの実施形態では数ピコ秒から数十ピコ秒程度の時間分解能で同期させるだけの十分な時間精度を有する。
【００３１】
[0033]  アンラップされ、その後、クロック同期のために使用される伝搬遅延したワイヤレスクロック同期信号５４のラップされた位相φ２，ｗｒａｐｐｅｄは、様々に得られる場合がある。ワイヤレスクロック同期信号５０がＤＳＢ変調によって生成される例示では、伝搬遅延したワイヤレスクロック同期信号５４は、２つの成分：周波数（Ｎ２＋Ｎ１）ｆ０の上側波帯及び周波数（Ｎ２−Ｎ１）ｆ０の下側波帯を含む。したがって、ラップされた位相φ２，ｗｒａｐｐｅｄは、アナログ又はデジタル位相検出器を用いて抽出される上側波帯の位相とすることができる。代替的には、ラップされた位相φ２，ｗｒａｐｐｅｄは、アナログ又はデジタル位相検出器を用いて抽出される下側波帯の位相とすることができる。別の考えられる手法では、ラップされた位相φ２，ｗｒａｐｐｅｄは、第１の伝搬遅延した搬送波信号及び第２の伝搬遅延した搬送波信号を合成した合成信号、例えば、伝搬遅延したワイヤレスクロック同期信号５４をローカル発振器信号と混合し、その後、フィルタリングすることによって生成される、マスター搬送波周波数Ｎ２ｆ０の合成信号の位相とすることができる。更に別の考えられる手法では、ラップされた位相φ２，ｗｒａｐｐｅｄは、伝搬遅延したワイヤレスクロック同期信号の第３の伝搬遅延した搬送波信号（図示せず）の位相とすることができ、第３の伝搬遅延した搬送波信号は第１の伝搬遅延した搬送波信号とは異なり、第２の伝搬遅延した搬送波信号とは異なる。例えば、例示的なワイヤレスクロック同期信号発生器３４によって実行されるＤＳＢ変調は、混合器４２の出力（Ｎ２±Ｎ１）ｆ０がマスター搬送波周波数Ｎ２ｆ０のいかなる成分も含まないので、ＤＳＢ−ＳＣ（すなわち、「抑圧搬送波」）を実行する。代替のＤＳＢ−ＲＣ（「低減搬送波」）変調方式では、マスター搬送波周波数Ｎ２ｆ０の成分が出力に（例えば、図示されない信号加算器を用いて）加算され、基準としての役割を果たす。この場合、ラップされた位相φ２，ｗｒａｐｐｅｄは、マスター搬送波周波数Ｎ２ｆ０のその基準搬送波の位相とすることができる。
【００３２】
[0034]  数学的に簡略化するために、以下において、位相φ２は、マスター搬送波周波数Ｎ２ｆ０の第３の伝搬遅延した搬送波信号の位相であると仮定する。代わりに周波数（Ｎ２＋Ｎ１）ｆ０の上側波帯の位相が使用された場合、又は代替的には、代わりに周波数（Ｎ２−Ｎ１）ｆ０の下側波帯の位相が使用された場合、Ｎ２≫Ｎ１、すなわち、マスター搬送波周波数Ｎ２ｆ０がベースバンド周波数Ｎ１ｆ０よりはるかに大きい場合には、これは事実上、結果には影響しない。これは典型的な事例であると予想され、例えば、いくつかの例示的な実施形態では、（Ｎ２＋Ｎ１）ｆ０≧１ＧＨｚであり、一方、周波数差は２Ｎ１≦１００ＭＨｚである。この例示において、位相φ２がマスター搬送波周波数Ｎ２ｆ０の第３の伝搬遅延した搬送波信号の位相である場合、アンラップされた位相は、結果として、
φ２，ｕｎｗｒａｐｐｅｄ＝Ｎ２ω０・Δｔ                                      （２）
によって与えられることになる（以下において全ての位相が角度位相である、すなわち、ラジアンにおいて測定される）。この結果は、伝搬遅延したワイヤレスクロック同期信号５４の異なる成分又は合成信号が選択された場合には当然違ったものになり、例えば、位相φ２が上側波帯成分の位相として選択された場合には、これは
φ２，ｕｎｗｒａｐｐｅｄ＝（Ｎ２＋Ｎ１）ω０・Δｔ                          （２ａ）
になり、一方、位相φ２が下側波帯成分の位相として選択された場合には、これは
φ２，ｕｎｗｒａｐｐｅｄ＝（Ｎ２−Ｎ１）ω０・Δｔ                          （２ｂ）
になる。Ｎ２≫Ｎ１の予想される事例の場合、自由空間チャネル５２の分散は無視できるはずであり、この場合、ワイヤレスクロック同期信号５０がそれを介して送信される自由空間チャネル５２の下側波帯周波数（Ｎ２−Ｎ１）ｆ０、上側波帯周波数（Ｎ２＋Ｎ１）ｆ０及び（任意選択の）マスター搬送波周波数Ｎ２ｆ０のそれぞれに関して、伝搬遅延Δｔは同じになる（無視できる誤差内にある）はずである。
【００３３】
[0035]  所与のΔｔに関して、式（１）のφ１と式（２）のアンラップされた位相φ２，ｕｎｗｒａｐｐｅｄとの間には、
【数５】
2021514580.tif 000007
によって与えられる、線形関係がある。原理的には、測定された位相差φ１（それは、その低い実効周波数に起因してラップされないと仮定される）からφ２，ｕｎｗｒａｐｐｅｄをもたらすために、式（３）を反転させることができる。しかしながら、先に論じられたように、この結果として、φ２，ｕｎｗｒａｐｐｅｄに関する推定値が、数ピコ秒から数十ピコ秒程度の所望の時間分解能を与えないことになる。代わりに、本明細書において開示されるように、位相差φ１を用いて、測定された位相φ２，ｗｒａｐｐｅｄが何回（場合によっては、０）ラップされたかを定量化するラップカウントｋを求める。
φ２，ｕｎｗｒａｐｐｅｄ＝φ２，ｗｒａｐｐｅｄ＋２πｋ                            （４）
ここで、ｋはラップカウントであり、ラップされた位相φ２，ｕｎｗｒａｐｐｅｄが何回ラップされたかのカウントを示す整数（場合によっては、０）である。伝搬遅延したワイヤレスクロック同期信号のラップされた位相φ２，ｗｒａｐｐｅｄが、その後、ラップカウントｋを用いてアンラップされ、アンラップされた位相φ２，ｕｎｗｒａｐｐｅｄが生成される。このため、式（４）を用いて、式（３）を以下のように書き直すことができる。
【数６】
2021514580.tif 000008
ラップカウントｋに関して式（５）を解くと、
【数７】
2021514580.tif 000009
がもたらされる。しかしながら、ラップカウントｋは整数でなければならないので、これは厳密には正しくない。測定誤差を考慮し、測定された位相差φ１が、測定された位相φ２，ｗｒａｐｐｅｄと比べて粗い値であることを考慮すると、式（６）の結果は厳密には整数にならない可能性が高い。ラップカウントｋが整数でなければならないという知見を組み込むことにより、
【数８】
2021514580.tif 000010
がもたらされる。式（４）及び式（７）を組み合わせると、
【数９】
2021514580.tif 000011
に従って、測定されたラップされた位相φ２，ｗｒａｐｐｅｄの所望の高い時間分解能における所望のアンラップされた位相φ２，ｕｎｗｒａｐｐｅｄがもたらされる。
【００３４】
[0036]  代わりに、測定されたラップされた位相φ２，ｗｒａｐｐｅｄが周波数（Ｎ２＋Ｎ１）ｆ０の上側波帯のラップされた位相として選択される場合には、式（８）において、Ｎ２の各出現が（Ｎ２＋Ｎ１）に置き換えられ、
【数１０】
2021514580.tif 000012
がもたらされる。同様に、測定されたラップされた位相φ２，ｗｒａｐｐｅｄが周波数（Ｎ２−Ｎ１）ｆ０の下側波帯のラップされた位相として選択される場合には、式（８）において、Ｎ２の各出現が（Ｎ２−Ｎ１）に置き換えられ、
【数１１】
2021514580.tif 000013
がもたらされる。
【００３５】
[0037]  ここで図２を参照すると、図１のＭＲ受信コイル２０の電子回路３２の例示が示される。電子回路３２は、ＭＲ信号サンプルにタイムスタンプを割り当てるためのオンボードクロック６０を備える。例示的なクロック６０は、デジタルカウンタ６４をドライブするローカル発振器（ＬＯ）６２を備える。電子回路３２は、クロック同期を実行し、例示的なＭＲ受信コイル例では、受信されたＭＲ信号を処理するように構成される少なくとも１つの電子信号処理コンポーネント６６を更に備える。後端に向かって、少なくとも１つの電子信号処理コンポーネント６６は、少なくとも１つのコイルループ２４によって受信されたＭＲ信号を増幅する前置増幅器６７と、受信され、増幅されたＭＲ信号のデジタルサンプルを生成するアナログ／デジタル（Ａ／Ｄ）コンバータ６８とを備える。図２は、単一の前置増幅器６７−Ａ／Ｄコンバータ６８のチェーンを示すが、複数の受信チャネルに対応する並列チェーンが存在する場合もあり、例えば、図１のＭＲ受信コイル２０は、９個の別々のチャネルに給電することができるか、又は９個より少ないチャネルに給電するように様々に組み合わせることができる９個のコイルループ２４を備える。
【００３６】
[0038]  少なくとも１つの電子信号処理コンポーネント６６は、オンボードクロック６０を用いて、少なくとも１つのコイル素子２４によって受信された（そして、信号処理チェーン６７、６８によって増幅され、デジタル化された）ＭＲ信号のタイムスタンプ付きサンプルを生成するように構成されるデジタルプロセッサ７０（例えば、デジタルマイクロプロセッサ、デジタルマイクロコントローラ、フィールドプログラマブルゲートアレイ（ＦＰＧＡ）など）を更に備える。１つの手法では、クロック６０のデジタルカウンタ６４のインクリメントによって（又は何らかの設定されたインクリメント数の発生によって、例えば、１６カウントごとに）、ＭＲ信号サンプル取得がトリガされる。これは、デジタルカウンタ６４のインクリメント時にサンプルにロックするために、Ａ／Ｄコンバータ６８のラッチをトリガする。デジタルＭＲ信号サンプルは、その後、ラッチされたＡ／Ｄコンバータ６８からデジタルプロセッサ７０に読み込まれ、デジタルカウンタ６４から、デジタルプロセッサ７０に読み込まれたタイムスタンプを割り当てられる。これは、タイムスタンプ付きＭＲ信号サンプルを生成するための１つの例示的な手法にすぎない。取得されたサンプルは、送信機又は送受信機７２によってワイヤレスで出力され、送信機又は送受信機は、いくつかの実施形態において、伝搬遅延したワイヤレスクロック同期信号５４を受信する送受信機３０（図１を参照）と同じである送受信機７２であるが、異なる受信機／送信機／送受信機ユニットも考えられる。ＭＲ信号サンプルをＭＲ受信コイルからワイヤレスでポート出力する代わりに、光ファイバ接続又は電気ケーブルを使用するなどの他の手法も考えられる。
【００３７】
[0039]  引き続き図２を参照すると、少なくとも１つの電子信号処理コンポーネント６６は、ワイヤレスクロック同期信号５０（図１を参照）を用いてクロック６０を同期させるクロック同期を実行するように更に構成される。例示的なクロック同期コンポーネントは、式（８）を実現するために図２に示されるように相互接続される、利得
【数１２】
2021514580.tif 000014
を有する増幅器８０と、減算器８２と、利得
【数１３】
2021514580.tif 000015
を有する増幅器８４と、ラウンド関数（ｒｏｕｎｄ  ｆｕｎｃｔｉｏｎａｌ）コンポーネント８６と、利得２πを有する増幅器８８と、加算器９０とを備える。種々のコンポーネント８０、８２、８４、８６、８８、９０は、アナログコンポーネントとして実現される場合があるか、又はデジタル信号処理（ＤＳＰ）として実現される場合があり、例えば、デジタルプロセッサ７０の適切なプログラミングによって実現されるか、又は個別のデジタルプロセッサ（図示せず）からなる場合がある。クロック同期コンポーネント８０、８２、８４、８６、８８、９０は、入力として、位相差φ１及びラップされた位相φ２，ｗｒａｐｐｅｄを受信する。これらの値φ１及びφ２，ｗｒａｐｐｅｄは、伝搬遅延したワイヤレスクロック同期信号５４の上側波帯及び下側波帯信号を分離する周波数フィルタとともに、アナログ又はデジタル位相検出器によって取得され得る（コンポーネントは図示せず）。例えば、一実施形態において、伝搬遅延したワイヤレスクロック同期信号５４はＡ／Ｄコンバータによってデジタル化され、デジタル化された伝搬遅延したワイヤレスクロック同期信号波形は電子プロセッサ７０に送り込まれ、位相検出が実行される。例示的なクロック同期コンポーネント８０、８２、８４、８６、８８、９０の出力は、アンラップされた位相φ２，ｕｎｗｒａｐｐｅｄ及びラップカウントｋである。しかしながら、後者の出力は使用されず、任意選択で省くことができる。例示において、アンラップされた位相φ２，ｕｎｗｒａｐｐｅｄは、同期のためにクロック６０に入力される。代替的には、
【数１４】
2021514580.tif 000016
に従って伝搬遅延Δｔを抽出するために、１つ又は複数の付加的なクロック同期コンポーネントが追加され得る。ここで、ｆは、φ２，ｕｎｗｒａｐｐｅｄを求めるために選択された、伝搬遅延したワイヤレスクロック同期信号５４の成分の周波数であり、例えば、上側波帯成分の場合にｆ＝（Ｎ２＋Ｎ１）ｆ０、下側波帯成分の場合にｆ＝（Ｎ２−Ｎ１）ｆ０、又はマスター搬送波周波数の成分の場合にｆ＝Ｎ２ｆ０などである。これらの代替の実施形態では、同期のために、クロック６０に伝搬遅延Δｔが入力される。
【００３８】
[0040]  図３及び図４を参照すると、式（８）のＭａｔｈｃａｄの実施態様を用いた、シミュレーション結果が提示される。このシミュレーションにおいては、Ｎ１＝１、Ｎ２＝１２８、及びｆ０＝２０ＭＨｚである。図３は、０ｐｓから２０００ｐｓまでのΔｔの線形掃引の場合の入力データを示す。所与の範囲にわたって、ｋに関する値とともに、φ１及びφ２，ｗｒａｐｐｅｄが図示される。図から明らかであるように、φ１が３０度だけ変化し、その間、φ２，ｗｒａｐｐｅｄが＋１８０度から−１８０度まで５回ラップされる。図４は、ｋ値及び測定された搬送波位相φ２，ｗｒａｐｐｅｄとともに、再生された搬送波位相φ２，ｕｎｗｒａｐｐｅｄを示す。
【００３９】
[0041]  本発明が、好ましい実施形態を参照しながら説明されてきた。これまでの詳細な説明を読み、理解すると、第三者にも変更及び改変が思い浮かぶ場合がある。全てのそのような変更及び改変が添付の特許請求の範囲及びその均等物の範囲内に入る限り、例示的な実施形態は、全てのそのような変更及び改変を含むものと解釈されることを意図している。
【図１】
2021514580.tif 000017
【図２】
2021514580.tif 000018
【図３】
2021514580.tif 000019
【図４】
2021514580.tif 000020
【国際調査報告】
2021514580.tif 000021
2021514580.tif 000022