(57)【要約】特に、平面アンテナ又はボリュームアレイアンテナ（アンテナアレイとも呼ばれる。）の形をとるデュアル又はマルチ共振ＲＦ／ＭＲ送信及び／又は受信アンテナ（１，２）は、例えば、異なるラーモア周波数を有する１Ｈ、１９Ｆ、３Ｈｅ、１３Ｃ、２３Ｎａ又は他の原子核のような少なくとも２つの異なる原子核のＭＲ画像生成に関し開示される。基本的に、アンテナは、関連の送信／受信チャネル（Ｔ／Ｒ）と誘導結合デバイス（Ｌ１）により結合される。そのような誘導結合によって、異なる共振周波数でのアンテナのチューニング及び整合は、ガルバニック接続の場合よりも容易に得られる。更に、本発明は、そのようなデュアル又はマルチ共振ＲＦ／ＭＲ送信及び／又は受信アンテナを有するＭＲ撮像装置に係る。
2015503431.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
デュアル又はマルチ共振ＲＦ／ＭＲ送信及び／又は受信アンテナであって、
当該アンテナは、少なくとも１つのループ又はコイルの形をとる誘導結合デバイスによりＲＦ／ＭＲ送信及び／又は受信チャネルと誘導結合され、
前記誘導結合デバイスは、当該アンテナが、当該アンテナと前記誘導結合デバイスとの間の結果として得られる磁束によって、接続される前記ＲＦ／ＭＲ送信及び／又は受信チャネルにインピーダンス整合され且つチューニングされるように、当該アンテナに対して寸法決めされ及び／又は位置付けられ、
前記少なくとも１つのループ又はコイルは、当該アンテナと前記誘導結合デバイスとの間の前記磁束を調整するために当該アンテナに対して機械的に動かされるように配置される、
デュアル又はマルチ共振ＲＦ／ＭＲ送信及び／又は受信アンテナ。
【請求項２】
前記誘導結合デバイスは、前記ＲＦ／ＭＲ送信及び／又は受信チャネルと接続される第１のコイル、及び当該アンテナと接続される第２のコイルの形で実現され、前記第１のコイル及び前記第２のコイルは、互いに誘導結合するように配置される、
請求項１に記載のデュアル又はマルチ共振ＲＦ／ＭＲ送信及び／又は受信アンテナ。
【請求項３】
前記第１のコイルは、前記第１のコイルと前記第２のコイルとの間の磁束を調整するために前記第２のコイルに対して動かされ得るように配置される、
請求項３に記載のデュアル又はマルチ共振ＲＦ／ＭＲ送信及び／又は受信アンテナ。
【請求項４】
デュアル又はマルチ共振ＲＦ／ＭＲ送信及び／又は受信アンテナであって、
当該アンテナは、少なくとも１つのループ又はコイルの形をとる誘導結合デバイスによりＲＦ／ＭＲ送信及び／又は受信チャネルと誘導結合され、
前記誘導結合デバイスは、当該アンテナが、当該アンテナと前記誘導結合デバイスとの間の結果として得られる磁束によって、接続される前記ＲＦ／ＭＲ送信及び／又は受信チャネルにインピーダンス整合され且つチューニングされるように、当該アンテナに対して寸法決めされ及び／又は位置付けられ、
前記少なくとも１つのループ又はコイルは、当該アンテナと前記誘導結合デバイスとの間の前記磁束が電気的に変化可能であるように配置される、
デュアル又はマルチ共振ＲＦ／ＭＲ送信及び／又は受信アンテナ。
【請求項５】
前記誘導結合デバイスは、１又は複数のタップを備える複数の巻線を有するコイルを有し、前記複数の巻線は夫々、前記コイルの端子の一方とダイオードにより接続され、該ダイオードは、関連のバイアス電圧を印加することで導通状態又は非導通状態にバイアスをかけられ得るように選択される、
請求項４に記載のデュアル又はマルチ共振ＲＦ／ＭＲ送信及び／又は受信アンテナ。
【請求項６】
前記誘導結合デバイスは、第１の共振周波数で当該アンテナを誘導結合する第１のコイルと、第２の共振周波数で当該アンテナを誘導結合する第２のコイルとによって設けられる、
請求項１に記載のデュアル又はマルチ共振ＲＦ／ＭＲ送信及び／又は受信アンテナ。
【請求項７】
前記第１のコイルと前記第２のコイルとの間の相互誘導結合は、前記第１のコイル及び前記第２のコイルを互いに重ね合わせることで少なくとも部分的に補償される、
請求項６に記載のデュアル又はマルチ共振ＲＦ／ＭＲ送信及び／又は受信アンテナ。
【請求項８】
前記第１のコイルと前記第２のコイルとの間の相互誘導結合は、前記第１のコイル及び前記第２のコイルに直列接続されるキャパシタにより少なくとも部分的に補償される、
請求項６に記載のデュアル又はマルチ共振ＲＦ／ＭＲ送信及び／又は受信アンテナ。
【請求項９】
前記第１のコイルと前記第２のコイルとの間の相互誘導結合は、前記第１のコイルに直列接続される第１の巻線と、前記第２のコイルに直列接続される第２の巻線とを有する変圧器により少なくとも部分的に補償される、
請求項６に記載のデュアル又はマルチ共振ＲＦ／ＭＲ送信及び／又は受信アンテナ。
【請求項１０】
前記第１のコイル及び前記第２のコイルは、関連のＲＦ／ＭＲ送信及び／又は受信チャネルへの共通ＲＦ伝送線路とデュプレクサにより接続される、
請求項６に記載のデュアル又はマルチ共振ＲＦ／ＭＲ送信及び／又は受信アンテナ。
【請求項１１】
駆動モータが、前記コイルの移動を行うために設けられ、
前記駆動モータは、当該アンテナによって負荷をかけられる方向性結合器又はピックアップコイルの出力信号に依存して駆動回路により駆動される、
請求項２又は４に記載のデュアル又はマルチ共振ＲＦ／ＭＲ送信及び／又は受信アンテナ。
【請求項１２】
駆動回路が、当該アンテナによって負荷をかけられる方向性結合器又はピックアップコイルの出力信号に依存して前記ダイオードを選択しその導通状態及び非導通状態を切り替えるために設けられる、
請求項５に記載のデュアル又はマルチ共振ＲＦ／ＭＲ送信及び／又は受信アンテナ。
【請求項１３】
当該アンテナは平面アンテナである、
請求項１に記載のデュアル又はマルチ共振ＲＦ／ＭＲ送信及び／又は受信アンテナ。
【請求項１４】
当該アンテナは平面アレイアンテナ又はボリュームアレイアンテナである、
請求項１に記載のデュアル又はマルチ共振ＲＦ／ＭＲ送信及び／又は受信アンテナ。
【請求項１５】
請求項１乃至１４のうちいずれか一項に記載のデュアル又はマルチ共振ＲＦ／ＭＲ送信及び／又は受信アンテナを有するＭＲ撮像装置又はシステム。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、例えば、異なるラーモア周波数を有する１Ｈ、１９Ｆ、３Ｈｅ、１３Ｃ、２３Ｎａ又は他の原子核のような少なくとも２つの異なる原子核のＭＲ画像生成のための、特に、平面アンテナ又はボリュームアレイアンテナ（アンテナアレイとも呼ばれる。）の形をとるデュアル又はマルチ共振ＲＦ／ＭＲ送信及び／又は受信アンテナに係る。更に、本発明は、そのようなデュアル又はマルチ共振ＲＦ／ＭＲ送信及び／又は受信アンテナを有するＭＲ撮像装置に係る。
【背景技術】
【０００２】
ＭＲＩ装置（又はＭＲスキャナ）において、試験対象、通常は患者、は、ＭＲＩ装置の試験空間内で一様なメイン磁場（Ｂ０場）に晒され、それにより、試験対象内の原子核の磁気モーメントは、Ｂ０場に平行な全ての原子核の特定の正味の磁化により、印加されるＢ０場の軸の周りを回転する傾向がある（ラーモア歳差）。歳差の速度はラーモア周波数と呼ばれ、印加されるＢ０場の強さ及び関連する原子核の具体的な物理特性に依存する。
【０００３】
ＲＦ送信アンテナ又はコイルにより生成されるＢ０場に直交するＲＦ励起パルス（Ｂ１場）を送信し、関心のある原子核のラーモア周波数を整合させることによって、原子核のスピンは励起されて同相にされ、Ｂ０場の方向からのそれらの正味の磁化の偏差が求められ、それにより、正味の磁化の縦成分に対する横成分が生成される。
【０００４】
ＲＦ励起パルスの終了後、正味の磁化がその平衡状態に戻るまで、正味の磁化の縦成分及び横成分のＭＲ緩和プロセスが開始する。緩和プロセスによって発せられるＭＲ緩和信号は、ＲＦ／ＭＲ受信アンテナ又はコイルにより検出される。時間に基づく振幅信号である受信されたＭＲ信号は、周波数に基づくＭＲスペクトルへフーリエ変換され、試験対象内の関心のある原子核のＭＲ画像を生成するために処理される。試験対象内の関心のあるスライス又はボリュームの空間的な選択と、関心のあるスライス又はボリュームから出てくる受信されたＭＲ緩和信号の空間符号化とを得るために、傾斜磁場が、Ｂ０場と同じ方向を有するが直交するｘ、ｙ及びｚ方向において傾きを有しながらＢ０場に重ねられる。ラーモア周波数が原子核に課される磁場の強さに依存するという事実に起因して、原子核のラーモア周波数は、全体の重畳されたＢ０場の傾きの低下とともに然るべく下がり（逆の場合も同じ）、それにより、送信されるＲＦ励起パルスの周波数を適切にチューニングすることによって（及びＲＦ／ＭＲ受信アンテナの共振周波数を然るべくチューニングすることによって）、及び傾斜磁場を然るべく制御することによって、ｘ、ｙ及びｚ方向における夫々の傾きに沿った特定の位置でのスライス内の、及び、これにより、全体で、対象の特定のボクセル内の、原子核の選択が取得され得る。
【０００５】
上記のＲＦ／ＭＲ（送信及び／又は受信）アンテナは、試験対象全体を撮像するためにＭＲＩシステムの試験空間内に固定取り付けされる所謂全身用コイルの形において、及びヘッドコイルのような、試験されるべき局所的な区間若しくは領域に又はその周囲に直接に配置され且つ例えば可塑性のパッド又はスリーブ又はケージの形で構成される所謂表面又は局所コイルとして、設けられ得る。上記のタイプのいずれもが、ボリューム共振器（例えば、バードケージコイル又はＴＥＭ共振器）の形で、あるいは、互いから切り離されているコイル要素の組を有し且つ夫々それら自身の局所的な磁場を送信／受信する（平面又はボリューム）アレイアンテナの形で実現され得る。
【０００６】
患者のような試験対象をＭＲ撮像するために、人の組織における関心のある原子核は、通常は１Ｈプロトンであり、それにより、上記のＲＦ送信／受信アンテナは、１Ｈプロトンのラーモア周波数に然るべくチューニングされる。しかし、造影剤により特定の臓器を撮像するために、分子像の分野において標識トレーサー及び薬剤を検出し定量化するために、代謝作用を試験するために、あるいは、ＭＲスペクトロスコピーのために、他の原子核は、特に、１９Ｆ、３Ｈｅ、１３Ｃ、２３Ｎａ及び他のように、撮像されるよう関心を持たれ、このとき、全てのそれらの原子核は、実質的な異なるラーモア周波数を有する。結果として、ＭＲ画像生成のために、上記のＲＦ／ＭＲ送信／受信アンテナは、互いの共通オーバーレイにおいて試験対象の構造及び所望の他の原子核の両方を撮像するために、２又はそれ以上の異なるラーモア周波数にチューニングされる必要がある。
【０００７】
米国特許第７５０８２１２号明細書（特許文献１）は、中心軸の周りに形成された円筒形シールドと、中心軸の周りに対称に配置された対向する導電コイルレッグの複数の対とを有するＲＦ共振器であって、対向する導電レッグの対は第１の組と第２の組とに分けられ、前記第１の組は第１のラーモア周波数にチューニングされ、前記第２の組は第２のラーモア周波数にチューニングされるＲＦ共振器を開示する。更に、第１の駆動回路が、前記第１の組における対向するレッグの各対へ接続され、第２の駆動回路が、前記第２の組における対向するレッグの各対へ接続され、夫々の駆動回路は、当該駆動回路をコイルレッグから電気的に絶縁するための電流バランと、異なるラーモア周波数で同時に多核測定を行うチューン及び整合回路とを有する。
【０００８】
米国特許第５１６８２３０号明細書（特許文献２）は、別個の共振周波数にチューニングされる２つの個別コイルから構成されるデュアル周波数ＮＭＲコイル対を開示する。夫々のコイルは、内部領域及び複数の外部ローブを定義するよう蛇行経路に従う導電ループによっておおよそ同じ形状に形成される。２つの個別コイルは、互いに重なり合うよう近接近において位置付けられるが、２つの夫々のコイルの外部ローブが交互配置されるように互いに対して回転される。これによって、２つの個別コイルの間の相互負荷は、一方のコイルにおける信号対雑音比の最小限の低下を有してデュアル周波数動作を可能にするよう本質的に取り除かれるべきであり、一方、両コイルは実質的に同じ視野を有する。
【０００９】
米国特許出願公開第２００９／０１６０４４２号明細書（特許文献３）は、少なくとも２つの異なる（ラーモア）周波数で共振することができるＭＲ送信／受信コイルを開示する。それは、コイルに直列結合されるチューニング共振周回路を有し、該チューニング共振回路は、第１の共振周波数で共振するコイルの感度プロファイルが第２の共振周波数で共振するコイルの感度プロファイルと実質的に整合するように値を選択されるチューニング部品を有する。
【００１０】
国際公開第２０１０／０１８５３５号パンフレット（特許文献４）は、ストリップ線路から構成されるＲＦ  ＴＥＭコイルが複共振を作り出すことができることを記述する。更に、ＴＥＭストリップ線路は、送信器又は受信器へインピーダンス網を介して接続される。
【先行技術文献】
【特許文献】
【００１１】
【特許文献１】米国特許第７５０８２１２号明細書
【特許文献２】米国特許第５１６８２３０号明細書
【特許文献３】米国特許出願公開第２００９／０１６０４４２号明細書
【特許文献４】国際公開第２０１０／０１８５３５号パンフレット
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【００１２】
上記の及び他のデュアル又はマルチ共振ＲＦアンテナの１つの問題は、アンテナに異なる周波数でＲＦ送信（励起）信号を供給するために及び／又は受信されたＭＲ緩和信号を異なる周波数で処理するために提供される送信及び／又は受信ユニット又はアンテナへのアンテナのチューニング及び整合が、複雑なプロシージャである点である。
【００１３】
これは、そのようなデュアル又はマルチ共振アンテナが、特に、試験対象内のプロトン核（１Ｈ）と比較して非プロトン核（例えば、１９Ｆ）の通常はより低い感度及びより低い濃度のために、非プロトンチャネルで、最適なチューニング及び整合のために制御されるよう多くの自由度を必要とするので当てはまる。
【００１４】
更に、特に、試験対象の近くに位置付けられる表面コイルの場合に、コイルの位置付けにおける大いに起こり得る変動は、そのようなチューニング及び整合により対処されるべきコイル負荷の広い範囲の変化をもたらす。
【００１５】
一般に、非プロトンコイルアレイをチューニングする複雑さは、実質的にそのようなコイルアレイの適用性を危うくしうる。
【００１６】
本発明の根底にある目的は、チューニング及び整合の問題を回避し、且つ、特に、（臨床の）エンドユーザのために、複雑なチューニング及び整合プロシージャを必要としない、少なくとも異なる原子核（すなわち、異なるラーモア周波数を有する原子核）のＭＲ画像生成のためのデュアル又はマルチ共振ＲＦ／ＭＲ送信／受信アンテナ又はコイルを提供することである。
【課題を解決するための手段】
【００１７】
この目的は、請求項１又は４に記載されるデュアル又はマルチ共振ＲＦ／ＭＲ送信及び／又は受信アンテナ並びに誘導結合デバイスによって解決される。
【００１８】
この解決法は、送信及び／又は受信ユニット（すなわち、送信／受信チャネル）に関連するデュアル又はマルチ共振アンテナのチューニング及び整合がよりずっと容易であり、互いに独立して行われ得るという利点を有する。これは、誘導結合が広帯域であるために、両方（全て）の共振周波数に当てはまる。本発明に従って、磁束は変更可能であり、結果として、アンテナとＲＦ／ＭＲ送信及び／又は受信チャネルとの誘導結合は調整可能である。
【００１９】
従属請求項は、そのようなデュアル又はマルチ共振ＲＦ／ＭＲ送信及び／又は受信アンテナの有利な実施形態を開示する。
【００２０】
本発明の特徴は、添付の特許請求の範囲によって定義される本発明の適用範囲から逸脱することなしに、あらゆる組み合わせにおいて組み合わされる余地があることが明らかである。
【００２１】
本発明の更なる詳細、特徴、利点は、図面を参照して与えられる本発明の好ましい実例となる実施形態の下記の説明から明らかになるであろう。
【図面の簡単な説明】
【００２２】
【図１】アンテナの第１の実施形態の誘導結合デバイスの第１の基本構成を概略的に示す。
【図２】アンテナの第１の実施形態の誘導結合デバイスの第２の基本構成を概略的に示す。
【図３】誘導結合デバイスの第１の実施形態を示す。
【図４】誘導結合デバイスの第２の実施形態を示す。
【図５】誘導結合デバイスの第３の実施形態を示す。
【図６】誘導結合デバイスの第４の実施形態を示す。
【図７】誘導結合デバイスとともにアンテナの第２の実施形態を示す。
【図８】誘導結合デバイスとともにアンテナの第３の実施形態を示す。
【図９】誘導結合デバイスの第５の実施形態を示す。
【図１０】誘導結合デバイスの第６の実施形態を示す。
【図１１】誘導結合デバイスの第７の実施形態を示す。
【図１２】誘導結合デバイスの第８の実施形態を示す。
【図１３】誘導結合デバイスの第９の実施形態を示す。
【図１４】誘導結合デバイスの第１０の実施形態を示す。
【図１５】誘導結合デバイスの第１１の実施形態を示す。
【図１６】誘導結合デバイスの第１２の実施形態の略側面図を示す。
【図１７】本発明に従うデュアル共振アンテナ、誘導結合デバイス、並びに送信及び受信チャネルの略ブロック図を示す。
【図１８】より詳細に図１７の整合部品を示す。
【図１９】異なる周波数整合のための伝達関数を示す。
【図２０】本発明に従う自動チューニング及び整合装置の第１の実施形態の略ブロック図を示す。
【図２１】本発明に従う自動チューニング及び整合装置の第２の実施形態の略ブロック図を示す。
【図２２】本発明に従う自動チューニング及び整合装置の第３の実施形態の略ブロック図を示す。
【図２３】アンテナ及び誘導結合デバイスの第１の配置を示す。
【図２４】アンテナ及び誘導結合デバイスの第２の配置を示す。
【図２５】アンテナ及び誘導結合デバイスの第３の配置を示す。
【図２６】本発明に従う誘導結合デバイスの形状を計算する主たるフローチャートを示す。
【発明を実施するための形態】
【００２３】
全ての図において、同じ又は対応する部品及び要素は、同じ又は対応する参照符号により表される。然るに、実質的に、実施形態の相違及び変形のみが、図１に示される第１の実施形態と比較して説明される。
【００２４】
図１は、誘導結合デバイスＬ１の第１の基本構成の略回路図を示し、この誘導結合デバイスＬ１により、本発明の第１の実施形態に従うＲＦ／ＭＲ送信及び／又は受信アンテナ１，２は端子Ｔ／Ｒへ誘導結合される。ＲＦ励起信号を送信するために及び／又はアンテナ１，２によって受信されるＭＲ緩和信号を処理するためにＲＦ／ＭＲ送信及び／又は受信アンテナ１，２を動作させるための既知の送信及び／又は受信ユニット、あるいは、他の動作ユニットが、端子Ｔ／Ｒと接続される。
【００２５】
ＲＦ／ＭＲ送信及び／又は受信アンテナ１，２は、例えば、米国特許出願公開第２００９／０１６０４４２号明細書（特許文献３）において開示される既知のデュアル共振アンテナであり、コイル１と、該コイル１に直列接続され且つ特に第１のキャパシタＣ１及びインピーダンス回路Ｌ／Ｃの並列接続を有する共振回路（又は発振器回路）２とを有し、インピーダンス回路Ｌ／Ｃは、例えば、インダクタ又はインダクタ及びキャパシタの直列接続のいずれかを有する。コイル１は、実例として示されておりコイル１に直列接続され且つアンテナ１，２が２つの所望の周波数で共振するように上記の特許文献３において開示されるように選択されて寸法決めされる更なるキャパシタＣを有する。図２乃至１５、１７及び２０乃至２２に示される全ての他のアンテナ１，２についても然るべく同様である。
【００２６】
アンテナ１，２は、例えば、表面コイルのような局所コイルの形で設けられ、局所コイルは、例えば、導電ループ、例えば、印刷回路基板のような硬質のキャリア材料上の、あるいは、例えば、湾曲した若しくはサドルタイプの又は他の局所コイルの形をとる可塑性のキャリア材料上のストリップ線路により、従来方式において実現される。
【００２７】
アンテナ１，２は、撮像されるべき２つの異なる原子核の２つの異なるラーモア周波数に対応するよう選択される第１及び第２の共振周波数を有する。これによって、１つの同じアンテナ１，２が、同時に（すなわち、ＲＦ励起信号を送信するために及び／又はＭＲ緩和信号を受信するために）両方のラーモア周波数で使用され得る。空間感度／伝送プロファイルは、実際的に、それら両方の周波数でのコイルにおける実質的に同じ電流パターンに起因して、それらの２つのラーモア周波数で同じである。
【００２８】
２よりも多いラーモア周波数で動作するマルチ共振ＲＦ／ＭＲアンテナ１，２の場合に、例えば、１よりも多い共振回路２がコイル１に直列接続される。
【００２９】
本発明に従って、上記のデュアル又はマルチ共振ＲＦ／ＭＲ送信及び／又は受信アンテナは、ガルバニック接続に代えて、本発明に従って、上述されたように、特に、少なくとも１つの誘導結合ループ又はコイルＬ１の形をとる誘導結合デバイスにより、関連の送信／受信ユニットと誘導結合される。
【００３０】
これによって、少なくとも２つの共振周波数へのアンテナ１，２のチューニングと、同時にそれらの周波数での送信／受信ユニットへのアンテナ１，２の整合とは、ガルバニック接続の場合よりも容易に実現され得る。これは、特に、試験対象へのそれらの近接近と、コイル位置の大いに起こり得る変動とに起因して、チューニング及び整合により対処されるべきコイル負荷の大幅な変化に晒される表面コイルに関係がある。
【００３１】
一定の誘導結合及び整合を得るための誘導結合ループＬ１を概略的に示す図１との比較において、図２は、可変な、これにより調整可能な誘導チューニング及び整合を得るための誘導結合ループＬ１よるアンテナの誘導結合デバイスの第２の基本構成を概略的に示す。
【００３２】
そのような可変なチューニング及び整合を得るために、誘導結合ループＬ１は、それが矢印Ａによって示されるようにコイル１の面において機械的に動かされ得るように配置され、それにより、アンテナ１，２と結合ループＬ１との間の重なり合った領域と、これにより、両者の間の磁束及び結果として結合とが然るべく増大又は低減し、これによって、チューニング及び整合は適切に調整され得る。
【００３３】
最後に、図１及び図２に示されるように、望ましくは、第２のキャパシタＣ２が誘導結合ループＬ１に直列接続される。この第２のキャパシタのキャパシタンスに依存して、誘導結合ループＬ１のインダクタンスは、誘導結合ループＬ１における電流フローを然るべく調整するために、有効に少なくとも部分的に補償され得る。
【００３４】
概して、図１及び図２に従う誘導結合ループＬ１は、導体の１又は複数の巻線によって実現され得る。巻線の数は、特に、結合ループに利用可能な有効面積及び／又は所望の結合係数に依存して、選択される。通常は、特に、より低い周波数に関し、より多くの巻線が、より高い周波数についてよりも必要である。
【００３５】
所望の結合係数が両方の周波数のために１つのそのような結合ループＬ１によっては取得され得ない場合は、２つの周波数の１つずつに１つである２つの結合ループが設けられ得る。先と同じく、個々の結合ループは、１又は複数の巻線を有することができ、このとき、両ループの巻線の数は同じか又は異なってよい。個々のループは、以下で説明されるように、並んで又は部分的に若しくは全体として他方の上に位置付けられ得る。
【００３６】
少なくとも１つの誘導結合ループＬ１の上記の寸法決めによって、関連の送信／受信チャネルのインピーダンスへのアンテナ１，２のインピーダンスの整合と、アンテナ１，２のチューニングとは、アンテナの両方の共振周波数のために、及び互いから独立した送受信のために、実現され得る。更に、誘導結合によって、アンテナ１，２の対称性は実質的に影響を及ぼされず、電流分布及び均質性は少なくとも実質的に不変なままである。最後に、そのような誘導結合は、アンテナのガルバニック接続よりもずっと広い周波数広帯域である。プローブヘッドのための誘導結合及び誘導整合の原理及び寸法決め自体は、Ｍｉｓｐｅｌｔｅｒ等，“ＮＭＲ  ｐｒｏｂｅｈｅａｄｓ  ｆｏｒ  ｂｉｏｐｈｙｓｉｃａｌ  ａｎｄ  ｂｉｏｍｅｄｉｃａｌ  ｅｘｐｅｒｉｍｅｎｔｓ”（Ｃｈａｐｔｅｒ  ３．３，５６〜７３頁）において見つけられ得る。
【００３７】
図３は、誘導結合デバイスＬ１，Ｌ２の第１の実施形態により、上述されたように、送信されるべきＲＦ励起信号をアンテナに供給するために及び／又はアンテナによって受信されるＭＲ緩和信号を処理するために送信及び／又は受信チャネルが接続される端子Ｔ／Ｒと誘導結合される図１及び図２に示された第１の実施形態に従うデュアル共振アンテナ１，２を示す。
【００３８】
誘導結合デバイスの第１の実施形態は、端子Ｔ／Ｒと接続され且つ第１の数の巻線を有する第１のコイルＬ１、及びアンテナ１，２と接続され且つ第２の数の巻線を有する第２のコイルＬ２の形で、実現される。両コイルＬ１，Ｌ２は、それらが、上述されたように、両者の間の磁束及び結果として誘導結合、並びにこれによってアンテナ１，２のチューニング及び整合を調整するために、矢印Ａによって示されるようにコイルの共通の長手軸に沿って互いに対して機械的にシフト又は移動され得るように、配置される。
【００３９】
図４は、誘導結合デバイスＬ１，Ｌ２の第２の実施形態により、上述されたように、送信及び／又は受信チャネルを接続するために端子Ｔ／Ｒと誘導結合される、同じく第１の実施形態に従うデュアル共振アンテナ１，２を示す。
【００４０】
誘導結合デバイスの第２の実施形態は、端子Ｔ／Ｒと接続され且つ第１の数の巻線を有する第１のコイルＬ１と、アンテナ１，２と接続される環状コイルの形をした第２のコイルＬ２とを有する。第１のコイルＬ１は、環状コイルＬ２の部分に巻き付けられ、それが矢印Ａによって示されるように環状コイルＬ２の少なくとも一部に沿って回転され得るように配置され得る。これによって、両コイルＬ１，Ｌ２の間の磁束及び結果として誘導結合、並びにこれによってアンテナ１，２のチューニング及び整合は、上述されたように調整され得る。
【００４１】
図５は、誘導結合デバイスＬ１，Ｌ２の第３の実施形態により、上述されたように、送信及び／又は受信チャネルを接続するために端子Ｔ／Ｒと誘導結合される、同じく第１の実施形態に従うデュアル共振アンテナ１，２を示す。
【００４２】
誘導結合デバイスの第３の実施形態は、第２のコイルＬ２のトロイダルの部分に巻き付けられている第１のコイルＬ１が、端子Ｔ／Ｒと有効に接続される巻線の数に関して切り替え可能であるタップ付きコイルである点を除いて、上述され且つ図４に示されている誘導結合デバイスの第２の実施形態と大いに対応する。これを実現するために、１又は複数のタップが第１のコイルＬ１に沿って設けられ、夫々のＰＩＮダイオードＤ１，Ｄ２により端子Ｔ／Ｒの１つと夫々接続される。第１のコイルＬ１の有効な巻線の所望の数は、第１のコイルＬ１の関連のタップと接続されるＰＩＮダイオードＤ１，Ｄ２の１つを選択して導電状態にバイアスをかけることによって、選択される。これによって、両コイルＬ１，Ｌ２の間の磁束及び結果として誘導結合、並びにこれによってアンテナ１，２のチューニング及び整合は、上述されたように調整され得る。
【００４３】
図６は、誘導結合デバイスＬ１，Ｌ２の第４の実施形態により、上述されたように、送信及び／又は受信チャネルを接続するために端子Ｔ／Ｒと誘導結合される、同じく第１の実施形態に従うデュアル共振アンテナ１，２を示す。
【００４４】
誘導結合デバイスの第４の実施形態は、第１のコイルＬ１の長手軸ａ１の周りに巻き付けられている第１の数の巻線を有する第１のコイルＬ１、及び第２のコイルＬ２の長手軸ａ２の周りに巻き付けられている第２の数の巻線を有する第２のコイルＬ２の形で実現される。先と同じく、第１のコイルＬ１は端子Ｔ／Ｒと接続されており、第２のコイルＬ２はアンテナ１，２と接続されている。両コイルＬ１，Ｌ２は、矢印Ａによって示されるようにそれらの長手軸ａ１，ａ２の間の角度が約０度から約１８０度の間又は約０度から約９０度の間で調整され得るように、互いに対して回転され得る。これによって、先と同じく、両コイルＬ１，Ｌ２の間の磁束及び結果として誘導結合、並びにこれによってアンテナ１，２のチューニング及び整合は、上述されたように調整され得る。
【００４５】
図７は、第２の実施形態に従うデュアル共振アンテナを示す。それは、デュアル共振送信アンテナ１２を有し、デュアル共振送信アンテナ１２は、上記及び下記の誘導結合デバイスＬ１，Ｌ２の実施形態のうちの１つにより、送信されるべきＲＦ励起信号を送信アンテナ１２に供給するために送信チャネルを接続する端子Ｔと誘導結合される。更に、アンテナの第２の実施形態は、望ましくは、図７に示されるような重なり合いにより、互いの上の平行な面において、又は互いの重なり合いなしに（望ましくは共通の面において）、並べて配置されるアンテナアレイの形をとる３つのデュアル共振受信アンテナ１１を有する。先と同じく、受信アンテナ１１は夫々、上記及び下記の誘導結合デバイスＬ１，Ｌ２の実施形態のうちの１つにより、受信アンテナ１１によって受信されるＲＦ励起信号を処理するために夫々の受信チャネルを接続する端子Ｒと誘導結合される。実例として、図７は、受信アンテナ１１が夫々、インピーダンス整合ネットワークＭ及び前置増幅器Ｐにより関連の端子Ｒと接続されることを示す。最後に、３つの受信アンテナ１１は、望ましくは、図７に示されるように送信アンテナ１２によって囲まれる。送信及び受信アンテナ１２，１１は両方とも、図１及び図２に関して上述されたように寸法決めされる。
【００４６】
図８は、アンテナアレイの形をとるデュアル共振アンテナの第３の実施形態を示す。それは、３つのデュアル共振送信及び／又は受信アンテナ１，２を有し、それらのアンテナは、望ましくは共通の面において並べて配置され、上記及び下記の誘導結合デバイスの実施形態のうちの１つにより、上述されたように、夫々の送信及び／又は受信チャネルを接続するために端子Ｔ／Ｒと夫々誘導結合される。図８に従って、誘導結合デバイスは、図１及び図２に関して上述されたように、夫々誘導結合ループＬ１１，Ｌ１２，Ｌ１３の形において、３つのアンテナ１，２の夫々のために実現される。
【００４７】
図９は、誘導結合デバイスＬ１の第５の実施形態により、上述されたように、送信及び／又は受信チャネルを接続するために端子Ｔ／Ｒと誘導結合される、同じく図１及び図２に示された第１の実施形態に従うデュアル共振アンテナ１，２を示す。
【００４８】
誘導結合デバイスの第５の実施形態は、スイッチングによって拡大又は縮小され得る有効結合面積を有する結合ループＬ１の形で実現される。それにより、然るべく、磁束及び結果としてループＬ１とアンテナ１，２との間の誘導結合は、上述されたように、アンテナのチューニング及び整合のために調整され得る。これは、ループＬ１によって囲まれている領域を、夫々ＰＩＮダイオードＤ１，Ｄ２が直列接続される１又は複数の導電対により複数のより小さい領域に分けることで、得られる。それにより、ＰＩＮダイオードＤ１，Ｄ２の１又はそれ以上を導通状態又は非導通状態に切り替えることによって、ループＬ１の有効面積は、その拡張に対して、更には、ループＬ１内のその位置に対して、選択され得る。
【００４９】
図１０は、誘導結合デバイスＬ１１，Ｌ１２，Ｌ１３の第６の実施形態により、上述されたように、送信及び／又は受信チャネルを接続するために端子Ｔ／Ｒと誘導結合される、同じく図１及び図２に示された第１の実施形態に従うデュアル共振アンテナ１，２を示す。
【００５０】
誘導結合デバイスの第６の実施形態は、例えば、望ましくは互いにわずかに重なり合って且つ互いの上に平行な面において並べて位置付けられる３つのループＬ１１，Ｌ１２，Ｌ１３の形で実現される。夫々のループと端子Ｔ／Ｒとの間の接続には夫々ダイオードＤ１，Ｄ２，Ｄ３が直列接続される。ダイオードは、然るべく導通状態又は非導通状態に電圧バイアスをかけることによって、互いに独立してスイッチングされ得る。これによって、図９に従う第５の実施形態と同様に、有効結合面積は拡大又は縮小可能であり、それにより、然るべく、磁束及び結果としてアンテナ１，２と端子Ｔ／Ｒとの誘導結合は、上述されたように、アンテナのチューニング及び整合のために調整され得る。
【００５１】
図１１は、誘導結合デバイスＬ１１，Ｌ１２の第７の実施形態により、上述されたように、夫々送信及び／又は受信チャネルを接続するために端子Ｔ／Ｒ１，Ｔ／Ｒ２と誘導結合される、同じく図１及び図２に示された第１の実施形態に従うデュアル共振アンテナ１，２を示す。
【００５２】
前述の実施形態と対照的に、この第７の実施形態は、デュアル共振アンテナ１，２と夫々その第１及び第２の共振周波数ｆ１，ｆ２で別々に結合するために設けられる第１の結合ループＬ１１及び第２の結合ループＬ１２を有する。然るに、第１及び第２の端子Ｔ／Ｒ１，Ｔ／Ｒ２は、夫々、第１及び第２の周波数で送信及び／又は受信信号を結合するために設けられる。先と同じく、結合ループＬ１１，Ｌ１２は、望ましくは、図１０に示された第６の実施形態と同じように、結合ループＬ１１，Ｌ１２の相互結合を少なくとも部分的に補償するために、互いにわずかに重なり合って且つ互いの上に平行な面において並べて位置付けられる。
【００５３】
ループＬ１１，Ｌ１２の巻線の数、拡張、位置付け及び有効面積に関しては、関連する前述の説明が参照される。
【００５４】
図１２は、誘導結合デバイスＬ１１，Ｌ１２の第８の実施形態により、上述されたように、夫々送信及び／又は受信チャネルを接続するために端子Ｔ／Ｒ１，Ｔ／Ｒ２と誘導結合される、同じく図１及び図２に示された第１の実施形態に従うデュアル共振アンテナ１，２を示す。
【００５５】
先と同じく、誘導結合デバイスは、デュアル共振アンテナと夫々その第１及び第２の共振周波数ｆ１，ｆ２で別々に結合するために設けられる第１の結合ループＬ１１及び第２の結合ループＬ１２を有する。前述の第７の実施形態とは対照的に、結合ループの相互結合は、第１の結合ループＬ１１に直列接続される第１の巻線と、第２の結合ループＬ１２に直列接続される第２の巻線とを備えた変圧器Ｔｒにより、回避又は少なくとも部分的に低減される。これによって、誘導デカップリングが両結合ループの間で取得され得る。結合ループＬ１１，Ｌ１２に直列接続されるキャパシタＣ１１，Ｃ１２は、図１及び図２を参照して上述されたように、結合ループにおける電流を制御するために設けられる。
【００５６】
図１２に示される第８の実施形態に対する代替案として、図１３は、先と同じく夫々第１及び第２の共振周波数でアンテナと結合するために設けられる第１及び第２の結合ループＬ１１，Ｌ１２が、両結合ループＬ１１，Ｌ１２に直列接続されるキャパシタＣ３により互いから容量的にデカップリングされる誘導結合デバイスの第９の実施形態を示す。これは別として、図１１及び図１２に関連して説明された前述の実施形態が参照される。
【００５７】
図１４は、誘導結合デバイスＬ１１，Ｌ１２の第１０の実施形態により、上記のアンテナの夫々第１及び第２の共振周波数に関して夫々送信及び／又は受信チャネルを接続するために第１及び第２の端子Ｔ／Ｒ１，Ｔ／Ｒ２と誘導結合される、同じく図１及び図２に示された第１の実施形態に従うデュアル共振アンテナ１，２を示す。
【００５８】
誘導結合デバイスは、デュアル共振アンテナ１，２と夫々その第１及び第２の共振周波数で別々に結合する第１の結合ループＬ１１及び第２の結合ループＬ１２を有する。結合ループは、互いに重なり合うことなしに互いに隣接して配置される。この実施形態に従って、第１の結合ループＬ１１は、２つの共振周波数のうちの低い方のために設けられ、２つの共振周波数のうちの高い方のために設けられる第２の結合ループＬ１２よりも多い巻線を有する。これによって、第１の結合ループの誘導結合は高められる。
【００５９】
第１及び第２の共振周波数のために第１及び第２の端子Ｔ／Ｒ１，Ｔ／Ｒ２を設けることに代えて、図１５に示される誘導結合デバイスの第１１の実施形態に従って、両結合ループＬ１１，Ｌ１２はまた、両方の共振周波数のために且つ遠隔のＭＲシステムで両方の送信及び／又は受信チャネルを接続するために共通して使用されるただ１つのケーブル接続によりデュプレクサ１４を介して接続され得る。これは別として、図１１乃至１４に関連して説明された前述の実施形態が参照される。
【００６０】
図１６は、図１２乃至１５に示される実施形態と対照的に、第１及び第２の結合ループＬ１１，Ｌ１２が共通の面においてではなく、アンテナ１，２の面の上にある平行な面において互いの上に（すなわち、それらの垂直投影の方向においてずらされて）配置される誘導結合デバイスの第１２の実施形態の側面図を概略的に示す。そのような場合に、結合ループＬ１１，Ｌ１２は、それらの面上に垂直な方向において見られる場合に、並べて又は部分的に若しくは全体的に互いに重なり合って配置され得る。更に、図１６は、先と同じく、前述の任意のデュプレクサ１４を示す。
【００６１】
図１７は、デュアル共振アンテナ１，２、誘導結合デバイスＬ１、並びに送信及び受信チャネルの略ブロック図を示す。アンテナ１，２及び誘導結合デバイスＬ１は、様々な実施形態を参照して上述されたように設けられ得る。
【００６２】
このブロック図に従って、結合ループＬ１の端子Ｔ／Ｒと接続される送信及び受信チャネルは、既知の送信／受信スイッチＳ／Ｒにより、送信経路Ｔと受信経路Ｒとに分けられる。受信経路Ｒはインピーダンス整合ネットワークＭを有し、それを介して、受信された信号は高インピーダンス前置増幅器Ｐの入力部に適用される。そのようなインピーダンス整合ネットワークＭによって、最適な信号対雑音比は、余分のチューニング及び整合が受信経路においてなされるべきでないように、両方の共振周波数のために取得され得る。送信経路Ｔは、固定されたチューニング及び整合を有する。
【００６３】
図１８は、そのようなインピーダンス整合ネットワークＭの実例となる実施形態を示す。それは、直列インダクタンスＬによって接続される複数の並列キャパシタＣを有する。キャパシタＣ及びインダクタンスＬは、前置増幅器Ｐの入力部での両方の共振周波数のための最適なインピーダンス整合が得られるように、寸法決めされる。図１９（Ａ）は、実例として１９Ｆ及び１Ｈの原子核についてのデュアル共振周波数整合のための伝達関数Ｓ２１を示す図１９（Ｂ）と比較して、従来の単一周波数整合のための整合ネットワークの伝達関数Ｓ２１を概略的に示す。
【００６４】
図２０は、デュアル共振アンテナ１，２及び誘導結合デバイスＬ１とともに本発明に従う自動チューニング及び整合装置の第１の実施形態の略ブロック図を示す。アンテナ１，２及び誘導結合デバイスＬ１は、様々な実施形態を参照して上述されたように設けられ得る。
【００６５】
自動チューニング及び整合装置は、特に圧電式駆動モータの形をした駆動モータ１１と、駆動モータ１１を駆動する駆動回路１２と、アンテナ１，２によって負荷をかけられ且つ駆動回路１２に接続されるピックアップコイル又はループＰＵとを有する。駆動モータ１１は、矢印Ａによって示される並進運動経路に沿って、すなわち、アンテナ１，２へ向かうか又はアンテナ１，２から離れるいずれかの方向において、結合ループＬ１を移動させ、これによりアンテナ１，２と誘導結合ループＬ１との間の磁束を増大又は低減するために、誘導結合デバイス（誘導結合ループＬ１の形で本図では示される。）と機械的に接続される。
【００６６】
代替的に、モータ１１はまた、図４又は図６を参照して図示及び説明されるように第１のコイルＬ１１をチューニングするために設けられ得る。
【００６７】
更に、駆動回路１２は、ＭＲスペクトロメータＳｐと接続される。望ましくは、外部電源への接続Ｓが、モータ１１及び駆動回路１２に電力を供給するために設けられる。
【００６８】
駆動回路１２は、図３を参照して上述されたように関連の共振周波数での所望のチューニング及び整合が自動的に得られるように、アンテナ１，２からピックアップコイルＰＵによって受信される信号に依存して駆動モータ１１を駆動する。
【００６９】
図２１は、デュアル共振アンテナ１，２及び誘導結合デバイスＬ１とともに本発明に従う自動チューニング及び整合装置の第２の実施形態の略ブロック図を示す。アンテナ１，２及び誘導結合デバイスＬ１は、様々な実施形態を参照して上述されたように設けられ得る。
【００７０】
この自動チューニング及び整合装置は、駆動回路１２と、アンテナ１，２によって負荷をかけられ且つ駆動回路１２に接続されるピックアップコイル又は方向性結合器ＰＵとを有する。図２０に示される第１の実施形態に従って誘導結合デバイスを機械的に移動させることに代えて、アンテナ１，２と誘導結合ループＬ１との間の磁束は、第２の実施形態に従って、駆動回路１１により誘導結合ループＬ１の巻線の１又はそれ以上を然るべく短絡させることによってそれらの巻線の実効数を選択することで、変更される。
【００７１】
これを得るために、駆動回路１２は、少なくとも１つ、しかし望ましくは複数の出力部を有し、それらの出力部は夫々、インダクタンスＩ１，Ｉ２，・・・を介して複数のＰＩＮダイオードＤ１，Ｄ２，・・・のうちの１つと接続され、それらのＰＩＮダイオードは夫々、図５を参照して上述されたように、誘導結合ループＬ１の複数のタップのうちの１つをその端子の１つと接続する。
【００７２】
ダイオードＤ１，Ｄ２，・・・のうちの少なくとも１つを導通状態に電圧バイアスをかけることによって、誘導結合ループＬ１の巻線の然るべき数が短絡され、それにより、有効巻線の数及びこれによりアンテナ１，２と誘導結合ループＬ１との間の磁束は然るべく低減される。
【００７３】
代替的に、図２１に示される結合ループＬ１に代えて、図５に従う第１のコイルＬ１がまた、駆動回路１２により切り替えられ得る。
【００７４】
導通状態及び非導通状態に電圧バイアスをかけられるダイオードＤ１，Ｄ２の数は、関連する共振周波数での所望のチューニング及び整合が上述されたように得られるように自動的にピックアップコイル又は方向性結合器ＰＵの出力信号に依存して駆動回路１２によって選択される。
【００７５】
図２２は、デュアル共振アンテナ１，２及び誘導結合デバイスＬ１とともに本発明に従う自動チューニング及び整合装置の第３の実施形態の略ブロック図を示す。アンテナ１，２及び誘導結合デバイスＬ１は、様々な実施形態を参照して上述されたように設けられ得る。
【００７６】
この自動チューニング及び整合装置は、特に圧電式駆動モータの形をした駆動モータ１１と、駆動モータ１１を駆動する駆動回路１２と、駆動回路１２に接続される方向性結合器１３とを有する。アンテナ１，２によって負荷をかけられるよう図２０及び図２１に示される第１及び第２の実施形態に従って設けられるピックアップコイルＰＵに代えて、方向性結合器１３は、アンテナ１，２によって誘導結合デバイスＬ１において引き起こされる信号のフラクションを結合しないよう設けられる。この信号に依存して、駆動回路１２は、先と同じく、図２０を参照して上述されたように自動的に関連する共振周波数で所望のチューニング及び整合を得るために、アンテナ１，２に対して誘導結合デバイスＬ１を移動させ、これによりアンテナ１，２と誘導結合デバイスＬ１との間の磁束を増大又は低減するよう駆動モータ１１を動作させる。
【００７７】
代替的に、駆動回路１２（及び誘導結合デバイスＬ１）はまた、上述されたように自動的に関連する共振周波数で所望のチューニング及び整合を得るよう誘導結合ループの有効巻線の適切な数を選択するために、ＰＩＮダイオードのためのバイアス電圧を生成するよう図２１に示される第２の実施形態に従って設けられてもよい。
【００７８】
図２３は、デュアル又はマルチ共振アンテナ１，２及び誘導結合デバイスＬ１の第１の一般配置を示す。アンテナ１，２は、例えば、完全にカプセルに入れられ、防水である。比較的平らな誘導結合デバイスＬ１は、例えば、患者のベッド又は別個のホルダにおける関連するＲＦ接続ケーブルとともに隠されることが可能であり、実質的にアンテナと平行に位置付けられる。
【００７９】
図２４は、第１及び第２のデュアル又はマルチ共振アンテナ１，２ａ；１ｂ，２ｂの第２の一般配置を、患者の頭部の両側において夫々１つの誘導結合デバイスＬ１ａ、Ｌ１ｂとともに示す。この配置に従って、誘導結合デバイスＬ１ａ，Ｌ１ｂは夫々、実質的に第１及び第２のアンテナの長さと平行であるが、それらの各々の長さの小さい部分に沿ってしか延在しない。
【００８０】
図２５は、第１及び第２のデュアル又はマルチ共振アンテナ１，２ａ；１ｂ，２ｂの３２の一般配置を、患者の頭部の両側において夫々１つの誘導結合デバイスＬ１ａ、Ｌ１ｂとともに示す。この配置に従って、誘導結合デバイスＬ１ａ，Ｌ１ｂは夫々、アンテナの端部の１つに位置付けられる。
【００８１】
概して、デュアル共振ＲＦ／ＭＲ送信及び／又は受信アンテナの上記及び他の実施形態のいずれかは、誘導結合デバイスの上記及び他の実施形態のいずれかと組み合わされ得る点が、述べられるべきである。選択及び組み合わせは、実質的に、関連のアンテナの提案される適用及び環境によって決定される。
【００８２】
更に、上記において誘導結合デバイスと関連して使用される語「ループ」又は「結合ループ」は、ただ１つの巻線しか有さないループに制限されない。ループは、前述の意味において、例えば図１４に示されるような１よりも多い巻線を有することもできる。最後に、上記において誘導結合デバイスと関連して使用される語「ループ」又は「コイル」は、互いに置き換え可能である。
【００８３】
図２６は、上記及び他のデュアル共振ＲＦ／ＭＲ送信及び／又は受信アンテナのインピーダンス整合のための上記の誘導結合デバイスの形状のための計算プロセスの主たるフローチャートを示す。この計算プロセスは、望ましくはコンピュータプログラムにより行われる。
【００８４】
第１のステップＳ１で、関連するデュアル共振アンテナの所望の形状及び所望の視野が定義される。第２のステップＳ２で、アンテナの所望の共振周波数が定義される。第３のステップＳ３で、誘導結合デバイスは、特に、関連する誘導結合ループ又はコイルの長さ、幅、巻線の数、導体の幅、及び他に関して、パラメータ化される。
【００８５】
第４のステップＳ４で、誘導結合デバイスのＳ１１パラメータの反復計算が、負荷及び無負荷状態の両方において、定義されたデュアル共振アンテナについて開始される。
【００８６】
第５のステップＳ５で、誘導結合デバイスの計算されたＳ１１パラメータが両方の共振周波数で負荷及び無負荷デュアル共振アンテナのための所望の値を得るかどうかが、質問される。
【００８７】
これが真でない場合は、誘導結合デバイスの、特にサイズのような、形状、巻線の数及びキャパシタの値が第６のステップＳ６で変更され、プロセスは、第４のステップＳ４から始まって繰り返される。
【００８８】
誘導結合デバイスのＳ１１パラメータが両方の共振周波数で負荷及び無負荷デュアル共振アンテナのための所望の値を得る場合は、プロセスは第７のステップＳ７で終了され、それにより、インピーダンス整合は、計算されたＳ１１パラメータにより所望の周波数及び負荷条件において得られる。
【００８９】
パラメータ化のための反復プログラムは、ＭｏＭ、ＲＥＭ及びＦＤＴＤのような既知の電磁気シミュレーションプログラム及びアルゴリズムを使用する。
【００９０】
本発明は、図面及び上記の説明において詳細に図解及び記載されてきたが、そのような図解及び記載は、実例又は模範であって限定でないと見なされるべきであり、本発明は、開示される実施形態に制限されない。上述された本発明の実施形態に対する変形例は、添付の特許請求の範囲によって定義される本発明の適用範囲から逸脱することなしに可能である。
【００９１】
開示される実施形態に対する変形例は、図面、本開示、及び添付の特許請求の範囲の検討から、請求される発明を実施する際に当業者によって理解され達成され得る。特許請求の範囲において、語「有する」は、他の要素又はステップを除外せず、単称は、複数個を除外しない。特定の手段が相互に異なる従属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わけではない。特許請求の範囲における如何なる参照符号も、適用範囲を制限するように解釈されるべきではない。
【図１】
2015503431.tif 000003
【図２】
2015503431.tif 000004
【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（Ａ）】
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【図１９（Ｂ）】
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【図２０】
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【図２１】
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【図２２】
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【図２３】
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【図２４】
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【図２５】
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【図２６】
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【手続補正書】
【提出日】平成26年7月18日(2014.7.18)
【手続補正１】
【補正対象書類名】特許請求の範囲
【補正対象項目名】全文
【補正方法】変更
【補正の内容】
【特許請求の範囲】
【請求項１】
コイルと、該コイルに直列接続される少なくとも１つの共振回路とを有するデュアル又はマルチ共振ＲＦ／ＭＲ送信及び／又は受信アンテナであって、
当該アンテナは、少なくとも１つのループ又はコイルの形をとる誘導結合デバイスによりＲＦ／ＭＲ送信及び／又は受信チャネルと誘導結合され、
前記誘導結合デバイスは、当該アンテナの共振周波数が、当該アンテナと前記誘導結合デバイスとの間の結果として得られる磁束によって、関心のある２又はそれ以上の原子核のラーモア周波数にチューニングされ、且つ、接続される前記ＲＦ／ＭＲ送信及び／又は受信チャネルにインピーダンス整合されるように、当該アンテナに対して寸法決めされ及び／又は位置付けられ、
前記少なくとも１つのループ又はコイルは、当該アンテナと前記誘導結合デバイスとの間の前記磁束を調整するために当該アンテナに対して機械的に動かされるように配置され、これにより、前記誘導結合は、チューニング及び整合が両方又は全ての共振周波数に適用する点において広帯域である、
デュアル又はマルチ共振ＲＦ／ＭＲ送信及び／又は受信アンテナ。
【請求項２】
前記誘導結合デバイスは、前記ＲＦ／ＭＲ送信及び／又は受信チャネルと接続される第１のコイル、及び当該アンテナと接続される第２のコイルの形で実現され、前記第１のコイル及び前記第２のコイルは、互いに誘導結合するように配置される、
請求項１に記載のデュアル又はマルチ共振ＲＦ／ＭＲ送信及び／又は受信アンテナ。
【請求項３】
前記第１のコイルは、前記第１のコイルと前記第２のコイルとの間の磁束を調整するために前記第２のコイルに対して動かされ得るように配置される、
請求項２に記載のデュアル又はマルチ共振ＲＦ／ＭＲ送信及び／又は受信アンテナ。
【請求項４】
コイルと、該コイルに直列接続される少なくとも１つの共振回路とを有するデュアル又はマルチ共振ＲＦ／ＭＲ送信及び／又は受信アンテナであって、
当該アンテナは、少なくとも１つのループ又はコイルの形をとる誘導結合デバイスによりＲＦ／ＭＲ送信及び／又は受信チャネルと誘導結合され、
前記誘導結合デバイスは、当該アンテナの共振周波数が、当該アンテナと前記誘導結合デバイスとの間の結果として得られる磁束によって、関心のある２又はそれ以上の原子核のラーモア周波数にチューニングされ、且つ、接続される前記ＲＦ／ＭＲ送信及び／又は受信チャネルにインピーダンス整合されるように、当該アンテナに対して寸法決めされ及び／又は位置付けられ、
前記少なくとも１つのループ又はコイルは、当該アンテナと前記誘導結合デバイスとの間の前記磁束が電気的に変化可能であるように配置され、これにより、前記誘導結合は、チューニング及び整合が両方又は全ての共振周波数に適用する点において広帯域である、
デュアル又はマルチ共振ＲＦ／ＭＲ送信及び／又は受信アンテナ。
【請求項５】
前記誘導結合デバイスは、１又は複数のタップを備える複数の巻線を有するコイルを有し、前記複数の巻線は夫々、前記コイルの端子の一方とダイオードにより接続され、該ダイオードは、関連のバイアス電圧を印加することで導通状態又は非導通状態にバイアスをかけられ得るように選択される、
請求項４に記載のデュアル又はマルチ共振ＲＦ／ＭＲ送信及び／又は受信アンテナ。
【請求項６】
前記誘導結合デバイスは、第１の共振周波数で当該アンテナを誘導結合する第１のコイルと、第２の共振周波数で当該アンテナを誘導結合する第２のコイルとによって設けられる、
請求項１に記載のデュアル又はマルチ共振ＲＦ／ＭＲ送信及び／又は受信アンテナ。
【請求項７】
前記第１のコイルと前記第２のコイルとの間の相互誘導結合は、前記第１のコイル及び前記第２のコイルを互いに重ね合わせることで少なくとも部分的に補償される、
請求項６に記載のデュアル又はマルチ共振ＲＦ／ＭＲ送信及び／又は受信アンテナ。
【請求項８】
前記第１のコイルと前記第２のコイルとの間の相互誘導結合は、前記第１のコイル及び前記第２のコイルに直列接続されるキャパシタにより少なくとも部分的に補償される、
請求項６に記載のデュアル又はマルチ共振ＲＦ／ＭＲ送信及び／又は受信アンテナ。
【請求項９】
前記第１のコイルと前記第２のコイルとの間の相互誘導結合は、前記第１のコイルに直列接続される第１の巻線と、前記第２のコイルに直列接続される第２の巻線とを有する変圧器により少なくとも部分的に補償される、
請求項６に記載のデュアル又はマルチ共振ＲＦ／ＭＲ送信及び／又は受信アンテナ。
【請求項１０】
前記第１のコイル及び前記第２のコイルは、関連のＲＦ／ＭＲ送信及び／又は受信チャネルへの共通ＲＦ伝送線路とデュプレクサにより接続される、
請求項６に記載のデュアル又はマルチ共振ＲＦ／ＭＲ送信及び／又は受信アンテナ。
【請求項１１】
駆動モータが、前記コイルの移動を行うために設けられ、
前記駆動モータは、当該アンテナによって負荷をかけられる方向性結合器又はピックアップコイルの出力信号に依存して駆動回路により駆動される、
請求項２又は４に記載のデュアル又はマルチ共振ＲＦ／ＭＲ送信及び／又は受信アンテナ。
【請求項１２】
駆動回路が、当該アンテナによって負荷をかけられる方向性結合器又はピックアップコイルの出力信号に依存して前記ダイオードを選択しその導通状態及び非導通状態を切り替えるために設けられる、
請求項５に記載のデュアル又はマルチ共振ＲＦ／ＭＲ送信及び／又は受信アンテナ。
【請求項１３】
当該アンテナは平面アンテナである、
請求項１に記載のデュアル又はマルチ共振ＲＦ／ＭＲ送信及び／又は受信アンテナ。
【請求項１４】
当該アンテナは平面アレイアンテナ又はボリュームアレイアンテナである、
請求項１に記載のデュアル又はマルチ共振ＲＦ／ＭＲ送信及び／又は受信アンテナ。
【請求項１５】
請求項１乃至１４のうちいずれか一項に記載のデュアル又はマルチ共振ＲＦ／ＭＲ送信及び／又は受信アンテナを有するＭＲ撮像装置又はシステム。
【手続補正２】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００１０
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００１０】
国際公開第２０１０／０１８５３５号パンフレット（特許文献４）は、ストリップ線路から構成されるＲＦ  ＴＥＭコイルが複共振を作り出すことができることを記述する。更に、ＴＥＭストリップ線路は、送信器又は受信器へインピーダンス網を介して接続される。  
米国特許第５２４３２８９（Ａ）号明細書（特許文献５）は、第１の面に配置された第１の、実質的に平面のインダクタＬ１と、第１のインダクタＬ１を第１の共振周波数にチューニングする第１の手段と、第１の面に平行な第２の面に配置された第２の、実質的に平面のインダクタＬ２と、第２のインダクタＬ２を第２の共振周波数にチューニングする第２の手段とを有するマルチ周波数同調プローブを記載する。 
米国特許出願公開第２００１／０３３１６５（Ａ１）号明細書（特許文献６）は、副同調可能二重リング表面コイルを記載する。２つのリングは、夫々のリングが適切な周波数にチューニングされた後、マルチリング表面コイルを形成するよう一緒にされる。２つのリングは、４つの共振モードを作り出し、そのうちの第２及び第４の共振モードがラーモア周波数で所望のＢ１プロファイルを生成するように、結合する。コイルは、駆動ループとの相互インダクタンスによって給電される。ホイル状の導体が、微妙なチューニングのためにプローブの面と駆動ループとの間に位置付けられる。 
Ｍａｔｓｏｎ等：“Ａ  ｐａｒａｃｔｉｃａｌ  ｄｏｕｂｌｅ−ｔｕｎｅｄ１Ｈ／３１Ｐ  ｑｕａｄｒａｔｕｒｅ  ｂｉｒｄｃａｇｅ  ｈｅａｄｃｏｉｌ  ｏｐｔｉｍｉｚｅｄ  ｆｏｒ  ３１Ｐ  ｏｐｅｒａｔｉｏｎ”ＭＲＭ，ｖｏｌ  ４２（１），１９９９年，１７３〜１８２頁（非特許文献１）は、副同調直交バードケージヘッドコイルを記載する。
Ｔｒｏｐｐ等：“Ａｔ  ｄｕａｌ−ｔｕｎｅｄ  ｐｒｏｂｅ  ａｎｄ  ｍｕｌｔｉｂａｎｄ  ｒｅｃｅｉｖｅｒ  ｆｒｏｎｔ  ｅｎｄ  ｆｏｒ  ｘ−ｎｕｃｌｅｏｕｓ  ｓｐｅｃｔｒｏｓｃｏｐｙ  ｗｉｔｈ  ｐｒｏｔｏｎ  ｓｃｏｕｔ  ｉｍａｇｉｎｇ  ｉｎ  ｖｉｖｏ”ＭＲＭ  ｖｏｌ  １１（３），１９８９年，４０５〜４１２頁（非特許文献２）は、３１Ｐ及び１Ｈのための直交共振器を含む副同調プローブを記載し、各共振器は、ヘルムホルツ形状において、容量的に過結合されたタンク回路の対を有する。
【手続補正３】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００１１
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００１１】
【特許文献１】米国特許第７５０８２１２号明細書
【特許文献２】米国特許第５１６８２３０号明細書
【特許文献３】米国特許出願公開第２００９／０１６０４４２号明細書
【特許文献４】国際公開第２０１０／０１８５３５号パンフレット
【特許文献５】米国特許第５２４３２８９（Ａ）号明細書
【特許文献６】米国特許出願公開第２００１／０３３１６５（Ａ１）号明細書
【非特許文献１】Ｍａｔｓｏｎ等：“Ａ  ｐａｒａｃｔｉｃａｌ  ｄｏｕｂｌｅ−ｔｕｎｅｄ１Ｈ／３１Ｐ  ｑｕａｄｒａｔｕｒｅ  ｂｉｒｄｃａｇｅ  ｈｅａｄｃｏｉｌ  ｏｐｔｉｍｉｚｅｄ  ｆｏｒ  ３１Ｐ  ｏｐｅｒａｔｉｏｎ”ＭＲＭ，ｖｏｌ  ４２（１），１９９９年，１７３〜１８２頁
【非特許文献２】Ｔｒｏｐｐ等：“Ａｔ  ｄｕａｌ−ｔｕｎｅｄ  ｐｒｏｂｅ  ａｎｄ  ｍｕｌｔｉｂａｎｄ  ｒｅｃｅｉｖｅｒ  ｆｒｏｎｔ  ｅｎｄ  ｆｏｒ  ｘ−ｎｕｃｌｅｏｕｓ  ｓｐｅｃｔｒｏｓｃｏｐｙ  ｗｉｔｈ  ｐｒｏｔｏｎ  ｓｃｏｕｔ  ｉｍａｇｉｎｇ  ｉｎ  ｖｉｖｏ”ＭＲＭ  ｖｏｌ  １１（３），１９８９年，４０５〜４１２頁
【国際調査報告】
2015503431.tif 000030
2015503431.tif 000031
2015503431.tif 000032