(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
・定常な主磁界を発生させる第一の磁石システム、傾斜磁界を発生させる第二の磁石システムおよびＲＦ交番磁界を発生させるＲＦコイルシステムの組立体と、
・ＲＦ遮蔽のために前記組立体を囲むファラデーケージと、
・前記組立体からのデータ信号を、信号を受信して処理するための電気装置に伝送する伝送手段と、
・前記ファラデーケージ内に収容された前記伝送手段の第一の部分および前記ファラデーケージの外側に設けられた前記伝送手段の第二の部分とを有しており、
・前記第一の部分と第二の部分が、フィードスルーフィルタを含むフィードスルー装置により前記ファラデーケージの壁を通して導入される接続リードを介して相互接続されている磁気共鳴装置であって、
・前記フィードスルー装置は、
・第一の別個のフィルタ素子であって、そのそれぞれのフィルタ素子が、前記磁石組立体に電力を伝送するための大きな電流及び／又は電圧を搬送する単一の接続リードのために配置されているような第一の別個のフィルタ素子をいくつかと、
・EMC保護を提供するよう構築された、複数のフィードスルーフィルタを含む第二の別個のフィルタ素子であって、各フィードスルーフィルタはデータ信号を伝送する低レベルの伝送電流及び／又は電圧を搬送するための単一の接続リードに配置されており、該第二の別個のフィルタ素子は複数の接続導体を有する部品として構成された入力コネクタと、複数の接続導体を有する部品として構成された出力コネクタとを設けられ、各フィードスルーフィルタは前記入力コネクタと前記出力コネクタの接続導体の間に配置されており、各フィードスルーフィルタは入力キャパシタ及び出力キャパシタを含むよう構成され、該入力キャパシタは一つの部品として構成されている入力コネクタに一体化され、該出力キャパシタは一つの部品として構成されている出力コネクタに一体化され、その配置は前記入力キャパシタと前記出力キャパシタが一対一でコネクタの接続導体に割り当てられているような第二の別個のフィルタ素子を少なくとも一つ、
とを有することを特徴とする磁気共鳴装置。
【請求項２】
前記コネクタの接続導体は細片状のフラットピンとして構成され、前記入力キャパシタと前記出力キャパシタはチップキャパシタとして構成される、請求項１記載の磁気共鳴装置。
【請求項３】
前記第二の別個のフィルタ素子はプリント回路基板に設けられ、一つの部品として構成されたコネクタは該プリント回路基板上に設けられてなる請求項２記載の磁気共鳴装置。
【請求項４】
前記第二の別個のフィルタ素子のフィードスルーフィルタは回路基板上の関連する入力キャパシタと関連する出力キャパシタとの間に配置される自己インダクタンス素子を設けられ、プリント回路基板上の導体トラックを介して前記関連するキャパシタに接続される請求項３記載の磁気共鳴装置。
【請求項５】
一つの部品として構成された前記コネクタがＤサブ型である請求項４記載の磁気共鳴装置。
【請求項６】
磁気共鳴装置のファラデーケージの壁を通じて接続リードを導入するためのフィードスルー装置であって、
・それぞれ一つのみのフィードスルーフィルタを含む、回路基板上に設けられたいくつかの第一の別個のフィルタ素子であって、該フィードスルーフィルタのそれぞれが、前記磁気共鳴装置の磁石組立体に電力を伝送するための大きな電流及び／又は電圧を搬送する一つの接続リードに配置されているようないくつかの第一の別個のフィルタ素子と、
・EMC保護を提供するよう構築された、複数のフィードスルーフィルタを含む第二の別個のフィルタ素子であって、各フィードスルーフィルタがデータ信号を伝送する低レベルの伝送電流及び／又は電圧を搬送するための単一の接続リードに配置されており、該第二の別個のフィルタ素子は複数の接続導体を有する部品として構成された入力コネクタと、複数の接続導体を有する部品として構成された出力コネクタとを設けられ、各フィードスルーフィルタは前記入力コネクタと前記出力コネクタの接続導体の間に配置されており、各フィードスルーフィルタは入力キャパシタ及び出力キャパシタを含むよう構成され、該入力キャパシタは一つの部品として構成されている入力コネクタに一体化され、該出力キャパシタは一つの部品として構成されている出力コネクタに一体化され、その配置は前記入力キャパシタと前記出力キャパシタが一対一でコネクタの接続導体に割り当てられている少なくとも一つの第二の別個のフィルタ素子、とを含むフィードスルー装置。
【発明の詳細な説明】
本発明の分野
本発明は
＊  ＭＲ画像を形成するために必要な電磁界を発生させる発生手段と、
＊  データ信号を伝送する伝送手段と、
＊  ファラデーケージに収容された該手段の第一の部分とファラデーケージの外側に設けられた該手段の他の部分と、
＊  フィードスルーフィルタを含むフィードスルー装置によりファラデーケージの壁を通して給電する接続リードを介して相互接続された該第一と第二の部分とを含む磁気共鳴画像化装置に関する。
フィードスルーフィルタによりファラデーケージの壁を通して接続リードに給電するためのフィードスルー装置は英国特許出願ＧＢ２１８４２９３から知られている。
一般的に、磁気共鳴画像化装置はその測定空間に定常な磁界を発生するためにコイルシステムと、測定空間に傾斜磁界を発生する傾斜コイルシステムと、ＲＦ交番磁界を発生するＲＦコイルとを含む。これらのコイルシステムのあるもの（特に傾斜コイルシステム）が比較的大きな電流（数百アンペアのオーダー）と高い電圧（数百ボルトからキロボルトのオーダー）を必要とし、更にまた非常に弱く、ノイズに敏感な信号がそのような装置で検出されなければならない故に、該装置及び関連するコイルの測定空間は、外部の干渉電磁界を遮蔽し、ＭＲＩ装置自体により発生される電磁界の対策のためにファラデーケージに収容される。しかしながらＭＲＩ装置の一部分はファラデーケージの外側に設けられる。これは、例えば傾斜コイルシステムを制御する増幅器、得られた測定データから所望の画像を再構成するために供されるデータ処理コンピュータ、種々の測定データを発生するために必要な制御信号の搬送を制御するよう供される制御コンピュータ、ファラデーケージの内側の装置にエネルギーを供給する装置を供給するよう供される種々の電源ユニットに対して当てはまる。
ファラデーケージ内の装置とこのケージの外側との間の必要な接続を確立するために、ファラデーケージの壁に配置され、フィードスルーフィルタが設けられたフィードスルー装置が設けられる。フィードスルーされる接続の性質に依存して、これらのフィードスルーフィルタは種々の形態をとりうる。
例えばそれ自体電気的に絶縁されたグラスファイバーは４より大きい長さ対幅の比を有する導伝性の管を通して給電される。そのような管の減衰（ｄＢで測定された）は長さ対幅の比の３２倍である。適切な長さが選択されたとき、外的な干渉信号の適切な減衰がそのような管で達成される。
導電性リードがファラデーケージの外側で発生された干渉信号をファラデーケージ内に配置された装置に伝えることを防ぐために、フィードスルー装置は電磁気的遮蔽の点から種々の要求を満たさなければならない。ＲＦ信号を伝える導体は例えば電磁気的に適切に密封されたクラッディングを設けられた同軸導体のように構成されなければならない。これは、機械的に適切に密着した管としてクラッディングを構成することにより達成される。この同軸導体は丈夫であり、故に取り扱いが難しい。
データ信号の伝送用の接続リードに対して（１００ｋＨｚ以上の周波数成分をもつ信号を伝送する必要はない）、フィードスルーフィルタは低域通過フィルタであり、オクターブあたり１８ｄＢに対応する、１０ＭＨｚで１００ｄＢの減衰が要求されるという要求が課される。通常いわゆるΠフィルタがこの目的に用いられる。即ち、フィルタの入力に並列に接続された第一のキャパシタと、入力導体と出力導体との間の自己インダクタンスと、フィルタの出力に並列に接続された第二のキャパシタからなる低域通過フィルタである。
上記特許出願ＧＢ２１８４２９３は、多数の接続リードがフィードスルーフィルタを設けられたフィードスルー装置によりファラデーケージの壁を通過して給電するフィードスルー装置を開示する。そこに記載されるフィードスルーフィルタはそれぞれが一つのΠ型フィルタを含むフィルタ素子であり、それによりこれらのフィルタは比較的高い周波数に対して適切な減衰を提供する。しかしながら、これらのフィルタがＭＲＩ装置で用いられるよう構成されている場合には、これらは非常に大きな電流（数百アンペアのオーダーの）を流さなければならず、それにより非常にかさばり、高価になる。これらのフィルタの体積は高周波で１８ｄＢ／ｏｃｔａｖｅという前記の要求された減衰により更に増加し、それにより、回転対称になるように構成されなければならず、これは構造に関して付加的な要求を導き、更にフィルタの体積を増加する。
本発明の目的はフィードスルー装置の体積が知られているフィードスルー装置の体積より実質的に小さく、製造コストがより低くなるような上記種類の磁気共鳴装置を提供することにある。
この目的のために、本発明による磁気共鳴装置は、フィードスルー装置が第一の、別のフィルタ素子を設けられ、そのそれぞれが一つだけフィードスルーフィルタを含み、各時には該フィードスルーフィルタの一つのみが発生手段の接続リードに配置され、フィードスルー装置はまた複数のフィードスルーフィルタを含む少なくとも一つの第二の別のフィルタ素子を設けられ、各時には後者のフィードスルーフィルタの一つのみがデータ信号を伝送する伝送手段の接続リードに配置されることを特徴とする。フィードスルーフィルタリングの点で、これらの段階は、比較的大きな電流及び／又は電圧を搬送するように意図された接続リードから、比較的低レベルの電流及び／又は電圧を搬送するように意図された接続リードを別にする。比較的低レベルのこのような電流及び電圧の例は約１００ｍＡ以下の電流及び約１５Ｖ以下の電圧である。よって後者のフィードスルーフィルタは、比較的小さく構成でき、それぞれが各リードに付随する複数のフィルタを含むフィルタ素子を形成するよう経済的に組み合わされることができる。
本発明による磁気共鳴画像化装置の一実施例で、第二の別のフィルタ素子は複数の接続導体を有する部品として構成された入力コネクタと、複数の接続導体を有する部品として構成された出力コネクタとを設けられ、問題のフィルタ素子のフィードスルーフィルタは入力コネクタと出力コネクタの接続導体の間に配置される。フィルタは斯くして、容易かつ経済的に組み立てられる。
本発明による磁気共鳴画像化装置の好ましい一実施例で、磁気共鳴画像化装置の第二の別のフィルタ素子のフィードスルーフィルタは入力キャパシタ及び出力キャパシタを含むよう構成され、該入力キャパシタは一つの部品として構成されている入力コネクタに一体化され、該出力キャパシタは一つの部品として構成されている出力コネクタに一体化され、その配置は入力キャパシタと出力キャパシタは一対一でコネクタの接続導体に割り当てられる。この段階はキャパシタを設けられた市販のコネクタの使用を可能にし、それにより設置のコストは実質的に減少される。
本発明による好ましい一実施例で、磁気共鳴画像化装置のコネクタの接続導体は細片状のフラットピンとして構成され、入力キャパシタと出力キャパシタはチップキャパシタとして構成される。低電流及び電圧に適合された寸法を有し、離散的な部品により構成されたフィルタとして低電流及び電圧用のフィードスルーフィルタを構成することは実現可能である。しかしながら、問題はそのようなフィードスルーフィルタは表皮効果により、ＲＦエネルギーはキャパシタを介して不適切に散逸され、望ましいフィルタ減衰が有害な条件で確実でないというリスクが存在する。本発明によるこの段階は接続ピンとキャパシタとの間の大きな接触面を提供し、それによりＲＦエネルギーの適切な散逸が達成される。
本発明の更なる実施例では、磁気共鳴画像化装置の第二の別のフィルタ素子はプリント回路基板及び部品がプリント回路基板に設けられるように構成されたコネクタに設けられる。更にまた第二の別のフィルタ素子のフィードスルーフィルタは回路基板上の関連する入力キャパシタと関連する出力キャパシタとの間に配置される自己インダクタンスで設けられ、プリント回路基板上の導体トラックを介して関連するキャパシタに接続される。第二のフィルタ素子の実装は斯くして更に簡単化された。
本発明の更なる実施例では部品として構成された磁気共鳴画像化装置のコネクタはＤサブ型である。第二のフィルタ素子の更なる経済的な標準の構成が斯くして達成された。
本発明は対応する符号は対応する要素を示す図面を参照して詳細に説明される。
図１は本発明が用いられる磁気共鳴画像化装置の概略の構成を示す。
図２はＭＲＩ装置で用いられている技術水準のフィードスルー装置の概略を示す。
図３は本発明によるフィードスルー装置の概略を示す。
図４は本発明による複数のフィードスルーフィルタを含む、コネクタでＰＣ板の形の別のフィルタ素子の概略を示す。
図１に概略を示された磁気共鳴画像化装置は定常磁界Ｂを発生する第一の磁石システム１、傾斜磁界を発生する第二の磁石システム３、第一の磁石システム１に対する電源５、第二の磁石システム３に対する電源７を含む。ＲＦコイル９はＲＦ交番磁界を発生するよう設けられ、この目的のために、それはＲＦ源１１を含むＲＦ送信装置に接続される。ＲＦコイル９はまたＲＦ送信機磁界により検査される対象（図示せず）に発生されたスピン共鳴信号を検出するために用いられ、この目的のためにＲＦコイルは信号増幅器１３を含むＲＦ受信装置に接続される。信号増幅器１３の出力は中央制御装置１７に接続された検出器回路１５に接続される。中央制御装置１７はまたＲＦ源１１用の変調器１９、電源７、表示のためのモニタ２１を制御する。ＲＦ発振器２３は測定信号を処理する検出器１５と同様に変調器１９を制御する。送信及び受信ＲＦ信号のトラフィックは分離回路１４により相互に分離される。冷却装置２５は、冷却ダクト２７を含み、第一の磁石システム１の磁石コイルを冷却するよう設けられる。磁石システム１、３に配置されたＲＦコイル９は医療診断測定用の装置に検査される患者又は例えば頭及び首のような検査される患者の一部分を収容するために充分大きな測定空間２９を囲む。斯くして定常な磁界Ｂ、対象のスライスを選択するための傾斜磁界、空間的に均一なＲＦ交番磁界が測定空間２９に発生されうる。ＲＦコイル９は送信コイル及び受信コイルの機能を結合しうる。或いは例えば表面コイルを測定コイルとするなど、別々のコイルが２つの機能に対して用いられても良い。コイルシステム１、コイル９、第二の磁石システム（傾斜コイル）３により形成される組立体はＲＦ磁界遮蔽ファラデーケージ３１により囲まれる。
給電リード５０−１は電源７からフィードスルー装置３０へ延在し、更にまた給電リード５０−２は電源５からフィードスルー装置３０へ延在する。中央制御装置１７及び制御され、ファラデーケージ３１（図示せず）内に配置されているＭＲＩ装置の種々の部品はフィードスルー装置３０を介して制御される適切な部品に接続される接続リード３２により相互接続される。更にまたＲＦ接続リード３４が分離器回路１４とフィードスルー装置との間に設けられる。ファラデーケージ内では、給電リード５０−１は接続リード４６−１として続き、給電リード５０−２は接続リード４６−２として続く。接続リード３２の束はファラデーケージ内で接続リード５６の束として続く。
図２は図１を参照して記載されるようなＭＲＩ装置で用いられる現在の技術水準のフィードスルー装置を示す。示されたフィードスルー装置はＭＲＩ装置が配置されるファラデーケージ３１の壁４０に設けられる。フィードスルー装置はＲＦ信号を遮蔽し、多数（典型的には７０）の相互に同一なフィードスルーフィルタ４４を収容する筐体４２を含む。フィルタは概略４ｃｍの直径と約２０ｃｍの高さを有する円筒形である。フィードスルー装置からＭＲＩ装置へ延在する接続リードは例えば同軸コネクタとして形成されたコネクタ４８（概略が示される）を介して筐体と結合される。フィードスルー装置からファラデーケージの外側に設けられた装置の一部分に延在する接続リード５０は同軸コネクタとして構成されたコネクタ５２（概略が示される）を介して筐体４２に結合される。上記のフィードスルーフィルタは数百アンペアのオーダーの電流及びキロボルトのオーダーの電圧を搬送するよう大きさを決められ、それによりこれらのフィードスルーフィルタは大きく、高価である。
図３は本発明によるフィードスルー装置を示す。このフィードスルー装置は、それぞれが一つのみのフィードスルーフィルタを含む多数の別のフィルタ素子４４と、それぞれが数個のフィードスルーフィルタを含む多数の別のフィルタ素子５４とを含む。フィルタ素子４４、５４のそれぞれの２つのみが示されているが、そのようなフィルタ素子の如何なる任意の数も本発明によるフィードスルー装置の一部分をなしうることは理解しておくべきである。図２と同様に、フィルタ素子４４は遮蔽筐体４２に収容される。フィルタ素子５４もまたこの遮蔽筐体に収容されうるが、代替的にそれぞれの遮蔽筐体（いわゆる”ＥＭＣ−ｔｉｇｈｔ”な筐体）に設けることも可能である。フィルタ素子５４のそれぞれは一以上の入力コネクタ６２を設けられ、該入力コネクタ６２は、該入力コネクタ６２に結合されるべき、フィードスルー装置からファラデーケージの外に設けられた装置の一部まで延在する接続ライン５６に接続されるコネクタと協働する。更にまた、フィルタ素子５４のそれぞれは一以上の出力コネクタ６４を設けられ、該出力コネクタ６４は、該出力コネクタ６４に結合されるべき、フィードスルー装置からファラデーケージの中に設けられた装置の一部まで延在する接続ライン５８に接続されるコネクタ６６と協働する。
図４はコネクタを設けられたＰＣ板の形の別のフィルタ素子を示し、該フィルタ素子は本発明による複数のフィードスルーフィルタを含む。
図４は別のフィルタ素子の構成のみを示すが、それ自体のＥＭＣ−ｔｉｇｈｔな筐体を有するようにこのフィルタ素子を構成することもまた可能であることは理解しておくべきである。ＰＣ板６８の縁で、２つの直立した縁７０、７２が設けられ、ここに入力コネクタ６２と出力コネクタ６４とが設けられる。これらのコネクタは例えばアンフェノールカナダ社により市販されているＦＣＣ１７型のＤサブ型の市販のコネクタである。これらのコネクタは細片状のフラットピンの形で組み込みチップキャパシタ及び接続導体を含むように構成される。コネクタのピン７４はＰＣ板６８に設けられ、それぞれがＰＣ板に設けるのに適切なように構成された自己インダクタンス素子７８を含む導体トラック７６に接続される。これらの素子間の如何なるクロストークも制限するために、ＰＣ板上に直接相互に隣接しないよう相互にオフセットされるよう設けられる。種々の部品に対する典型的な値は、キャパシタに対して４７ｎＦ、自己インダクタンス素子に対して１μＨである。これらの素子を用いて３６個のフィードスルーフィルタ用のフィルタ素子が１０ｃｍｘ２０ｃｍの寸法に構成される。そのようなフィルタ素子のシミュレーションにおいて、１００ｄＢ以上の減衰が１０ＭＨｚの周波数で測定され、これはこのように作られたフィルタ素子が課された減衰の要求を満たしていることを示すものである。
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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