JPS60169748A - Nmr用rfコイル - Google Patents

Nmr用rfコイル

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JPS60169748A
JPS60169748A JP59268741A JP26874184A JPS60169748A JP S60169748 A JPS60169748 A JP S60169748A JP 59268741 A JP59268741 A JP 59268741A JP 26874184 A JP26874184 A JP 26874184A JP S60169748 A JPS60169748 A JP S60169748A
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    • G01R33/34—Constructional details, e.g. resonators, specially adapted to MR
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Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 の 景 この発明は核磁気共鳴(NMR)装置に関する。
更に具体的に云えば、この発明はRF (8号を発信し
、並びに/又は受信する為にNMR装置に役立つ無線周
波(RF)コイルに関する。
従来、NMR現象は、有機分子の分子構造を生体内で研
究する為に構造化学者によって利用されて来た。典型的
には、この目的に使われるNMR分光計は、調べようと
する物質の試験管サンプルを収容する様に設計されてい
た。然し、最近になって、NMRは、例えば生きている
人体の解剖学的な特徴の像をめるのに利用される作像様
式が開発された。核スピン(典型的には組織内の水に関
連した水素の陽子)に伴うパラメータを表わすこういう
像は、検査領域にある組織の健康状態を判定する上で、
医学的に診断価値があることがある。NMR技術は例え
ば燐及び炭素の様な元素の生体内での分光法を実施する
までに拡張されており、人間及び動物の両方に於ける化
学的なプロセスを調べる道具を初めて研究者に提肌する
様になった。人体の像を作ると共にその分光学的な研究
の為にNMRを使うには、磁石、勾配コイル及びRFコ
イルの様な、特別に設計した装置の部品を使う必要があ
る。
背景として云うと、核磁気共鳴川縁は奇数個の陽子並び
に/又は中性子を持つ原子核で起る。陽子及び中性子の
スピンの為、各々の原子核が磁気モーメントを持ち、こ
ういう原子核で構成されたサンプルを均質な静磁界Bo
の中に配置した時、多数の核磁気モーメントが磁界と整
合して、磁界の方向に正味の巨視的な磁化Mを発生する
。磁界Boの影響で磁気モーメントが磁界の軸線の周り
に、印加磁界の強さ並びに原子核の特性に応じIC周波
数で歳差運動をする。この歳差運動の角周波数ωはラー
マ周波数とも呼ばれるが、ラーマ方程式ω=γBで表わ
される。こ)でγは磁気回転比(これは各々のNMRア
イソトープにとって一定)であり、Bは核スピンに作用
する磁界(Boに他の磁界を加えたもの)である。従っ
て、共鳴周波数がサンプルをその中に配置した磁界の強
さに関係することは明らかである。
磁化Mの向きは磁界B。に沿った方向であるのが普通で
あるが、ラーマ周波数又はそれに近い周波数で振動する
磁界を印加することにより、摂動させることが出来る。
典型的にはこういう磁界(B+で表わす)は、無線周波
発信装置に接続したコイルに無線周波パルスを通ずこと
によって、磁化Mの方向に対して直交する様に印加され
る。
磁化Mが磁界B1の方向の周りに回転(る。NMRでは
、磁化Mを磁界Boの方向に対して垂直な平面へ回転す
るのに十分な大きさ並びに持続時間を持つRFパルスを
印加することが希望される。
この平面は普通横平面と呼ばれる。RF励振が止むと、
横平面に回転した核磁気モーメントがいろいろな物理的
なプロセスにより、磁界Boと再び整合し始める。この
再整合過程の間、核磁気モーメントがNMR信号と呼ぶ
無線周波信号を放出するが、これは磁界並びに原子核が
その中にある特定の化学的な環境に特有である。同じコ
イル又は2番目のRFコイルを用いて、原子核から放出
された信号を受信することが出来る。NMR作像の用途
では、NMR信号に空間情報を符号化する為に使われる
磁界勾配の存在の下に、NMR信号を観測する。後でこ
の情報を使って、調べる物体の像を再生するが、そのや
り方は周知である。
NMRによる研究を行う時、均質な磁界Boの強さを強
くするのが有利であることが判った。これは陽子を作像
する場合、NMR信号の信号対雑音比を改善する上で望
ましい。然し、分光法の場合、これは必要条件である。
これは、調べる成る化学的な種目(例えば燐及び炭素)
は身体の中に比較的稀にしかなく、この為、使える信号
を検出する為には、強い磁界が必要であるからである。
ラーマ方程式から判る様に、磁界Bの増加に伴って、発
信及び受信コイルの共振周波数がそれに対応して高くな
る。これは、人体の様な大きな物体を収容する位に大き
いRFコイルの設計を複雑にする。困難を招く1つの原
因は、コイルによって発生されるRF磁界が調べる領域
にわたって均質でなければならないことである。別の問
題は、この様な大きなコイルの固有の分イ5インダクタ
ンス及び静電容量が、コイルを共振させることの出来る
最高周波数を制限することによって起る。
現在使われているコイルは、インダクタンスを押えて共
振周波数を高くする為に、1ターン又は並列の2ターン
を用いている。この様に少ないターンに共振電流が集中
すると、磁界B1の均質性が低下し、サンプル領域の異
なる部分で発生された信号に対する感度の均質性も低下
する。更に、同調コンデンサと1ターンのコイルの漂遊
静電容量の位置対称性がないことが、コイルの電流分布
を一様でないものにすることにつながり、それに対応し
て磁界B1及び信号の感度の一様性が低下する。
従って、この発明の目的は、略均質な磁界B1を発生す
ることが出来ると共に、関心が持たれる領域にわたって
略一様な信号感度を持つRFコイルを提供することであ
る。
この発明の別の目的は、一層低いRF電力で動作するこ
とが出来ると共に、信号対雑音比を改善するNMR用R
Fコイルを提供することである。
この発明の別の目的は、電流並びに同調静電容量が数多
くのターンに分布しているが、実効インダクタンスは1
ターンのインダクタンスである様なNMR用RFコイル
を提供することである。
発 明 の 要 約 この発明では、NMR用無線周波磁界コイルが、共通の
縦軸線に沿って相隔で)配置された1対の導電性端蓋素
子を含む。端蓋素子が、各々少なくとも1つのりアクタ
ンス素子が直列に入っている複数個の導電セグメントに
よって、電気的に相互接続される。セグメントは共通の
縦軸線と略平行に配置されている。1実施例では、セグ
メントが端蓋の周縁に沿って隔たっていて、その結果出
来る形が4回対称性を持つ様にする。別の実施例では、
その結果出来る形状が千回対称性を持たない様にセグメ
ントが隔たっている。
この発明の新規と考えられる特徴は特許請求の範囲に具
体的に記載しであるが、この発明の構成、作用並びにそ
の他の目的及び利点は、以下図面について説明する所か
ら最もよく理解されよう。
3、発明の詳細な説明 均質な磁界Boを発生プるのに使われる磁石の設計には
、ソレノイド形が使われる場合が多い。
この形を使うには、NMR装置に使うRFコイルの設計
に2つの制約がある。1つの制約は、RFコイルを円筒
の面に構成して、ソレノイドの軸線に沿って、検査する
物体を収容する為の自由な出入りが出来る様にすること
である。もう1つの拘束は、R,Fコイルによりて発生
される無線周波磁界B1が均質であって、磁界Boの軸
線(これは典型的にはデカルト座標系の2軸の方向に選
ぶ)と平行なソレノイドの対称軸線に対して垂直でなけ
ればならないことである。
完全に一様なRF磁界B1は、原理としては円筒の軸線
と平行で、円筒の円周に沿った極座標の位置角θを用い
てsinθに比例する表面電流を持つ無限に長い円筒で
発生し得る。然し、円筒の有限の長さしを持つコイルで
は、フィルの端の近くで磁界の均質性が低下する。この
ことが第1図のグラフに示されている。この図で、円筒
形コイルの軸線が横軸に示したZ軸の方向と一致し、磁
界B+を縦軸に示しである。Z軸に沿ったL/2及び−
L/2と記すコイルの両端で、磁界が最大値の半分近く
に低下することが判る。
無限に長いコイルの一様性を持つ短いコイルを構成する
ことが出来る。所望の正弦状の表面電流の分布を持つ無
限に長い円筒を、円筒の軸線に対して垂直な無限大の導
電シーi・で切断すれば、円筒の半分を削除()た時、
円筒の残り半分の磁界分布は影響を受けない。同様に、
第2の無限大の導電シートを使って、半ば無限の円筒を
有限の長さに切断しても、2つの平行な無限大のシート
の間で、円筒内の磁界分布は乱れない。導電シートがR
Fi!束に対する鏡として作用する。接線方向のRF磁
界に比例してシートに誘起された表面電流が、円筒の脱
落した無限の長さの代りになる。
然し、実際のコイルは2枚の無限大のシートを持つこと
が出来ない。有限の長さを持ち、無限大のシートを持た
ないが、高度に均質なRFil界を発生ずることが出来
る好ましい実施例のRFコイルを以下説明する。然し、
最初に導電性の末端シートではなく、導電末端ループ素
子を持つコイルを考えるのがよい。導電ループ素子を持
つコイルの構成並びに作用は、導電端蓋素子を用いたこ
の発明のコイルと似ているので、これは特に役に立つこ
とである。係属中の米国特許出願箱548,745号に
、導電性の末端ループ素子を用いたRFコイルが記載さ
れている。
第2A図には、各々コンデンサ23aを直列に接続した
2つの平行な導電セグメンl−21a、 22aで構成
された1ターンのサドル形コイルが示されている。導体
21a、 22aの両端が、共通の縦軸線16に沿って
相隔たる1対の平行な導電ループ25a、 26a上の
直径上で向い合った点に接続されている。このコイルは
、セグメント21aにあるコンデンサと並列に端子27
a、 28aの間に接続されたRF増幅器20の様な源
によって駆動づることが出来る。矢印29が関連する電
流通路を示しており、これにJ:って導電セグメント2
1a、 22aによって限定された平面に対して垂直な
無線周波磁界B1が発生される。
便宜上、導電セグメントは垂直と呼ぶ。磁界B1の方向
が普通の右手の法則によって決定されることに注意され
たい。この法則から、右手の指を電流を通すセグメント
の周りに当て)、親指が電流の流れる方向を指す時、指
が磁界(即ちB+)の方向を指すことになる。
第2B図に示づ様な完全なNMRコイルの設計は、好ま
しい実施例では、第2B図に示す様に、上側及び下側の
円形導電ループ25b、 26bに沿って等間隔に接続
された複数個の垂直導電セグメント21bで構成される
。ループは精密に円形である必要はなく、検査する物体
を収容する容積を全体的に構成するものであれば、楕円
形又は他の何等かの幾何学的な形であってよいことが理
解されよう。
各々の垂直導電セグメントが少なくとも1つの容量素子
23bを持っている。各々第2A図に示したのと同等の
多重電流通路を第2B図で矢印29で示してあり、後で
詳しく説明する。垂直導電セグメントの数が増えるにつ
れて、磁界B1の均質性が高くなる。これは、セグメン
トの数が増加するにつれて、その結果出来る磁界は多く
の寄与によって作られたものであって、何れか1本の導
体の影響が減少するからである。電流の流れによる磁束
が脱出して、均質な磁界B1を発生J゛る為の通路が出
来る様にする為に、隣接する垂直導体の間の開放空間が
必要であるから、導体の数を無制限に増やすことは出来
ない。4本、8本、16本及び32本の垂直導体を持つ
コイルを作った。垂直導1ihグメントは等間隔である
必要はないことに注意されたい。実際、患者を観察し易
くJる為に、その中に窓を設けたこの発明の1実施例の
RFコイルを後で説明する。均質な磁界B+を発生ずる
のに必要なのは、垂直導体の電流が正弦状分布に近似す
る様に、導電ループの周縁に沿って分布した複数個の垂
直導体があることである。この結果出来るNMRコイル
は、コイルを正弦状の電圧又は電流源で励振した時、円
筒の軸線に対して横方向の振動磁界を持つ、円筒で構成
されl〔共振空洞とみなづことが出来る。後で詳しく説
明するが、多数の共振モードをとることが出来る。
第2B図に図式的に示したコイルは、このコイルに対し
て、第3A図に示した集中定数等価回路を考えれば判り
易い。この等価回路は、第3B図に示した繰返し回路単
位30で構成された平衡形梯形回路である。各々の単位
は誘導素子31.32の夫々の1端に、誘導素子及び容
量素子33.34の直列の組合せを接続したものである
。A(第3A図)と記した2点を結合して上側の導電ル
ープ26bを完成し、Bと記した点を結合して下側の導
電ループ25bを完成する。誘導子31.32は、コイ
ルの上側及び下側の導電ループに沿った各々のループ・
セグメント24のインダクタンスを表わす。これらの誘
導子が全て互いに誘導結合されている。同様に、垂直ワ
イヤ・セグメント21bに伴う誘導子33が全て互いに
誘導結合している。成る程度、垂直セグメントは並列接
続になっていると考えられ、この結果、第2A図に示し
た1ターン形に較べて正味のインダクタンスが減少する
。その反面、相互結合により、上側及び下側の導電ルー
プの正味のインダクタンスが(ループ内の個別の自己イ
ンダクタンスの和に較べて)増加する。実際には、ルー
プ及び垂直セグメントのインダクタンスは、両者を導電
箔の幅の広い帯で構成づることによって最小限に抑える
ことが出来る。これは、可撓性の印刷配線板を用いて導
体を食刻することによって行うのが有利である。例えば
、コイルの動作周波数を高くする為に、インダクタンス
31.32.33(第3A図)を最小限に抑えることが
望ましいことがある。
第3B図について説明すると、動作中、点E及びFの間
の電圧は、点C及びDの間の電圧に対して移相している
。全ての単位30(第3A図〉の累算的な移相が加わっ
て2πラジアンになる周波数で、コイルは定在波の共振
状態を持つ。この共振状態を1次共振状態と呼ぶが、各
々の垂直ワイヤ・セグメント21bの電流は、θ(第2
B図参照)を例えばY軸から測った垂直ワイヤ・セグメ
ントの極座標の角度として、sinθに略比例すること
が判った。この様な正弦状の電流分布は、垂直ワイヤ・
セグメント21bの数が増えるにつれて、横方向磁界を
次第に均質にする。
第3Δ図の集中定数等価回路で表わしたコイルの形は、
周波数が一層高い共振状態をも持ち、これによって高次
の横方@磁界分布が発生される。
一層高い共振周波数は、適当に周波数が一層高い励振源
を使うことによって励振される。こういう共振を2次共
振と呼ぶ。例えば回路を一巡する時の累算的な移相が4
πラジアンに等しい時、垂直ワイヤ・セグメントの電流
はsin 2θに比例する。
この共振では、横方向磁界の×及びY成分は夫々X軸及
びY軸に沿って略直線的な勾配を持ち、コイルの中心に
ゼロがある。
第3A図の集中定数等価回路を表わす特定の一組の方程
式を解析的に解いたことがあるかどうかは判らない。然
し、周期的なIfA造に於ける波の伝播は大規模に研究
されており、特に固体物理で研究されていて、集中定数
等価回路に於ける電流の分布を直感的に説明する為の裏
づけとなる。梯形の端(第3A図のA及びB)を接続し
て上側及び下側のループを作ると、結晶格子の理論で順
々使われる周期的な境界条件になる。2N個の繰返し単
位30がある場合、(2N+1 >個のループ電流があ
り、(2N+1)個の1次方程式がある。ループ2!+
b、 26bの電流が釣合っていれば1つのルー列で表
ね1′ことが出来、これはN対の固有解を持つ。固有電
流は、1<n<Nとして、sin nθ及びcos n
θに比例づる。こういう方程式の数値解は電流が正弦状
であることを示している。
コイルを4回の円筒形対称性を持つ様に作れば、幾つか
の利点が得られる。この明細書で云う4回の円筒形対称
性とは、コイルの形状(即ちループの周縁に沿った垂直
セグメン1への位置及び各々のセグメントにある静電容
量の値)が、コイルがその縦@線の周りに90’回転し
ても同じま)であることを意味する。例えば4の倍数(
例えば4,8゜12’、 16.32)の数の垂直セグ
メントを持つコイルは4回対称性を有する。この場合、
1次共振は同じ共振周波数で2つの直交縮退モードを持
つ。1つのモードをXモードと呼ぶが、垂直ワイヤの電
流がsinθに比例する時X軸に平行なRF磁界を発生
する。他方のモードをYモードと呼ぶが、電流はaOS
θに比例し、磁界はY軸方向である。第2B図に示した
端子27b、 28t)の様な1点でRF増幅器(図に
示してない)から電力を印加することによって、RFコ
イルを駆動した場合、Xモードだけが励振される。この
場合の共振回路は振動RF磁界21−1+cosωtを
発生ずる。これは何れも大きさがH+で、磁界B。の方
向に対して垂直な横平面内を反対向きに回転する2つの
磁界で構成されるとみなすことが出来る。原子核は2つ
の回転磁界の内の一方にのみ応答覆る。具体的に云うと
、原子核は、分極した原子核が歳差運動をする方向に回
転する磁界に応答する。従って、反対方向に回転づるB
1成分を作るのに使われる電力は浪費になる。然し、第
4図に示づ様に、垂直導体40にある第1の駆動点から
90°離れた垂直導体41にある第2の駆動点で90°
位相がずれた源を用いてコイルに給電ずれば、2つの振
動磁界がベクトル加算して1個の回転磁界を作る。この
場合、駆動電力のむだはない。従って、この発明のRF
コイルを90°離れた2つの駆動点で駆動づれば、R1
:電力効率が2倍になる。更に、2つの直交モードで発
生される雑音電圧は相関性がないが、原子核から信号は
相関性があるので、信号対雑音比は2倍にすることが出
来る。この場合、検出されるN M R信号はコイルの
直交する2点で標本化しなりればならない。
5つの縮退X及びY共振モードの直交状態を維持する必
要により、部品の許容公差及びコイルの形状に拘束が加
えられる。例えば、2つのモードの間の実効的な誘導結
合係数には、コイルの良さの指数Qの逆数に較べて小さ
く抑えなければならない。コイルに対する患者の負荷が
大きくなり、RF電力効率を高くすることが尚更望まし
い高い周波数では、コイルQが一層小さいことは、直交
性を達成する条件を幾分緩和する。積KXQが約5%よ
り小さい場合、2つの共振モードは実質的に結合されて
いない。この場合、各々のモードは回転磁界を発生ずる
正しい移相を持つ。
8本の垂直導体を持ち、従って4回対称性を持つコイル
の垂直導体及びループ導体の電流の方向が、このコイル
を示した第2B図に矢印29で示されている。この電流
の方向は1次共振モード(所望のモード)に対するもの
である。次に第5A図乃至第5C図についてこういう電
流が正弦状であることを更に詳しく説明する。第5A図
には、第2B図に示したコイルの平面図が示されている
。
このコイルは前と同じく点27b、 28bで付勢され
る。
これらの点は任意に位置θ−〇°と指定したセグメント
にある。コイルをこの様に付勢すると、COSθに比例
づる最大電流が、丸の中の点で示す様に、この図面の平
面から出る向きに、0″′の所にあるセグメントに流れ
る。Ooにあるセグメントに隣接したセグメントには、
これより小さい電流(θ−45°及び315°でcos
θに比例する)が同じ方向に流れる。180°、135
°及び225°にあるセグメントには、対応する大きさ
の電流が反対向きに(丸の中の十字で示J様に図面の平
面内へ)流れる。導電セグメントに流れる電流の大きさ
が第5B図のグラフに示されており、横軸に位置角θを
示し、電流の大きさを縦軸に示しである。図面の平面か
ら流れ出る電流(45°、0°、315°)を任意に正
の値を持つものとして示してあり、図面の平面に入り込
む電流(−、、135’ 、180°、225°)を負
の値を持つものとして示しである。1次共振モードでは
、906及び2706にあるセグメン1−は何等電流を
通さず、実際には除いてもよいし、或いは短絡部に置き
換えてもよい。
上側の導電ループ26b(第5Δ図)に流れる電流の方
向を矢印50で示し“てあり、大体の大きさを示す為に
、矢印50の相互の刈払を変えである。更に詳しく云う
と、ループ電流の分布が角度位置及び電流の大きさを夫
々横軸及び縦軸にとって、第5C図に示してあり、時計
廻りの電流の流れを任意に正の値を持つものとして示し
である。ループ電流は階段形に分布している。即ち、4
5°と90’の間、及び315°と270°の間に流れ
る電流は、0°と45°の間、並びにOoと315°の
間の電流よりも大きい。これは前者は45°及び315
°にあるセグメン1−による電流を含んでいるからであ
る。
成るコイルの実施例(第5D図)、特に頭のNMR作像
に使われるコイルでは、患者の顔が見える様にする手段
を設ける為に、コイル巻型に窓を切込むのが有利である
ことが判った。この為には、窓を切る為のじゃまのない
区域を設ける為に、若干の垂直セグメントを除くことを
必要とする。後で説明する実施例の32本のセグメント
という様に、密な間隔の垂直セグメントを持つコイルで
は、特にそうである。RF磁界の均質性の摂動を最小限
に抑える為、殆んど或いは全く電流を通さないセグメン
トを除去することが望ましいことが判った。
第5A図に示す実施例では、90°又は270°にある
導体の内の一方を取去っても、磁界の均質性にあまり影
響はない。90°のセグメントを取去った場合の垂直ヒ
グメントの電流分布が第5E図のグラフに示されている
。45°より大きり135°より小さい点に於ける電流
の大きさはゼロである。
32本の垂直セグメントを持つ実施例では、窓を取入れ
る為に6本のセグメントを取除いた。コイルは何等調節
をしなくても、満足に作用することが判った。然し、好
ましい実施例では、取除いたセグメントの除かれた通電
容量を補償覆る為に、窓の両側でそれに一番近いセグメ
ントの静電容量の値を大きくして、このセグメントに、
より大きな電流を入れる様にすることが有利であること
が判った。
NMR頭用コイルの場合、係属中の米国特許出願通し番
号察tsl、626号(出願人控え番号15−NM−2
442>に記載されている様に、この発明のコイルを分
離し得る2つのコイル集成体に作ることが有利であるこ
とが判った。この場合、第6A図の点X及びZで、上側
及び下側のループ導体に開路部を設【プることが必要で
ある。それでもコイルは0°の位置にあるセグメントで
付勢し、動作中、この開路部によって出来たコイルの両
半分が相互インダクタンスによって結合されて、1個の
コイルとして作用づる様にする。第6A図は第5A図と
同様な図であるが、ループの開路部がある為、90°及
び210°のセグメントが反対向きの電流を通ず点が変
わっている。この実施例のセグメント電流分布が第6B
図に示されており、前と同じく角度θに応じl〔正弦状
の形であって、最大電流は0’、45°、 180”及
“び225°の近くにあるセグメントで発生ずる。第6
C図は導電ループ素子の電流分布を示す。最大ループ電
流の値は90°及び270°より僅かに大きなθの値の
点Wで発生する。
希望によっては、第6A図に示す実施例のコイルでは、
通ず電流が一番小さい導電セグメントを取去ることによ
り、窓を形成することが出来る。
こういうセグメントは、第6A図のWと記した領域で示
ず様に、90°と135°の間及び270°と315°
の間にある。第6B図を見れば、これらの領域は電流で
最低のセグメントに対応しており、この為、RF磁界の
均質性に対する影響が一番小さいことが判る。
コイルの形状(即ち、ループの周縁に沿った垂直セグメ
ントの位置又は各々のセグメントにあるコンデンサの静
電容量の値)が、4回対称性以外になる様に選択される
場合、X及びY共振モードは直交していて、相異なる周
波数で起る。2つの共振を励振する1つの方法は、前に
述べた2つの源を用いることである。然し、所要の周波
数成分を持つ1個の源を用いて2つの共振を励振するこ
とが可能である。コイルのQが十分に高ければ、部品の
値又はコイルの形状の僅かな変化により、@なり合う2
つの共振が出来ることがある。1つの共振だけを望む場
合、これは厄介なことになる。
然し、コイルの対称性に大きな摂動を加えれば、2つの
共振の内の一方を十分に周波数変位さけて、それを無害
にすることが出来る。1つの可能性は、所望のモードの
電流がゼロである点で、上側及び下側の導電ループ25
b、 26b(第2B図)を切断することである。別の
可能性は、所望のモードの電流を全く通さないコンデン
ナ23bを短絡部又は囲路部に置き換えることである。
短絡されたレグメン1〜は事実上大きな静電容量となっ
て現われ、従って不所望のモードの共振周波数を下げる
傾向がある。開路部の効果は、みかけの静電容量を減少
し、こうして共振周波数を高くJることである。
4回対称性を持たないコイルは、コンデンサ23bを正
しく選ぶことにより、2つの共振周波数を操作するのが
有利であることがある。Xモードが最大電流になる所で
は、Yモードは最小電流になる。従って、sinθが大
きい所でコンデンサの値を増加すると共に、COSθが
大きい所でコンデンナの値を減少することにより、Xモ
ードの周波数を下げ、Yモードの周波数を上げることが
出来る。
こういうコイルは同時のNMR2重共振の研究を行うの
に役立つことがある。例えば、1つのモードは陽子 ′
Hの共鳴に同調させ、他方のモードは弗素1′Fの共鳴
に同調させることが出来る。
NMR検査の為にNMRコイルの設計原理を生かす方法
はいろいろある。好ましい実施例では、導電素子(例え
ば第2B図の21b、 25b、 26b )は、その
自己インダクタンスを最小限に抑える為に、導電箔の幅
の広いシートを用いて構成される。これらは例えば直径
の大きい導電管を用いて構成してもよい。
コイルが1個の予定の周波数で共振づることが上京され
る場合、固定コンデンサだけを用いて、第2B図のパタ
ーンのコイルを構成することが出来る。然し、共振周波
数の微細同調の為、何等かの可変素子を含める方がより
実際的である。X及びYモードの両方を同調させる為の
最低条件は、90°離れた2つの垂直導電素子(例えば
第4図の40及び41)の各々に可変調整コンデンサを
入れることである。これらの2点で静電容量に小さな摂
動を加えても、磁界の均質性が大きく乱れることはない
。更に大幅の共振周波数の調節を希望する場合、全ての
コンデンサを同時に同調させ又はコイル集成体の実効イ
ンダンタンスを変えることが好ましい。箔から成る導電
素子の幅を変えることにより、インダクタンスの小さな
変化を達成することが出来る。2つの導電ループの間の
距離を調節して、垂直導体の長さを変えることにより、
インダクタンスのより大きな変化を達成することが出来
る。
32個のセグメントを持っていて、NMRによる頭の検
査が出来る様な物理的並びに電気的な寸法のコイルの構
成を次に第7A図及び第7B図について説明する。より
大きな直径を持つ様な寸法の身体用コイルを構成するの
と同じ構成方法を用いる。曲用コイルは21.31 M
H2の周波数で動作可能であり、この周波数は主磁界B
。の強さ並びに検査するNMRアイソトープによって決
定される。
一般的に、コイルは、両側に銅被覆したテフロン樹脂の
印刷配線板4枚を(普通の方法を用いて)食刻すること
によって作られる。配線板は外径10.5吋の円筒形巻
型に取付ける。配線板の各々の側に異なる導電パターン
を食刻する。各々の配線板は約8×12吋である。1枚
の印刷配線板に所要の導電パターンを食刻することによ
っても、コイルを作ることが出来ることは云うまでもな
い。
第7A図には、円筒形巻型に取付けられ、コイル内に配
置されるNMRザンプルに一番近い配線板の側(以下内
側食刻面と叶ぶ)を食刻するのに使われる導電パターン
が示されている。各々の幅7/8吋の広い条片71.7
3が導電ループ素子の長さの1/4を構成する。全体を
15で示す真直ぐな導電素子が8個ある。その各々は長
さが約10吋、幅が1/2吋であり、ループ素子71.
73の間を伸びている。真直ぐな素子は幅1/2的の空
白区域によって隔てられており、この区域の銅を食刻し
て除去Jる。真直ぐな素子は約3/8吋だけ、ループ素
子71.73の端からの片寄りがある。隣接した真直ぐ
な素子75には匁き間17を形成して、交互にループ素
子71.73に接続された素子の173(81で示ず)
が残る様にづる。第2のすき間79を各々の真直ぐな素
子に設りて、真直ぐな素子の残りの2/3 (83で示
す)を対応するループ素子から分離する。こうして、各
々の真直ぐな素子が素子の接続された1/3及び素子の
接続されない2/3で構成される様なパターンが出来る
。隣接する真直ぐな導体で、接続されない素子83は接
続された 1/3と同じ所にあって、すき間77を越え
て伸び、隣りの真直ぐな導体の接続されない素子の1/
3と同じ所を伸びる。
他方のパターンが第7B図に示されているが、これを外
側食刻面と呼ぶ。このパターンは第7A図に示したパタ
ーンの鏡像であり、同じ寸法を持つ様になっている。第
7B図のパターンが第7A図のパターンと異なる点は、
真直ぐな導体部分81゜83が、幅の狭いすき間87を
食刻することにより、典型的には4個(これより多くて
も少なくてもよい)の銅バッド85を夫々持っているこ
とである。
内側及び外側食刻面は、点S、T、U、V (第7B図
)が点0.P、Q、R(第7A図)の上に来る様に重ね
る。こうすると、各々の(内側及び外側)食刻面にある
すき間77が、各々の面で真直ぐな素子75の連続的な
部分又は接続されていない2/3 83によって架橋さ
れる。すき間79は真直ぐな素子の連続部分81によっ
て架橋される。銅箔セグメント及び印刷配線の誘電体の
組合せが、各々の真直ぐな導体の長さに沿って3つの直
列接続のコンデンサを形成する。1き間の数を増減する
ことにより、コンデンサの数を変えることが出来る。各
々の真直ぐな導体にある正味の静電容量は、抑型的には
大体等しくなる様に調節する。この調節は、内面及び外
面の重なり面積を変える様に、すき間87を架橋して1
つ又は更に多くの銅パッド85を導体81又は83(第
78図)に電気接続することによって行われる。好まし
い実施例では、内側及び外側パターンを、両側を持つ印
刷配線板の両側に食刻する。
内側及び外側食刻面、の各々にある条片71.73は、
点OとS、PとT、QとU、及びRとVで電気的に接続
して、1/4の集成体を構成する。完全なコイルは、こ
の様に重ねた集成体を4個相互接続する必要がある。)
イルの半分が、2つの1/4集成体を電気的に結合する
ことによって作られる。
1つの1/4集成体の点OとQを2番目の1/4集成体
の点P、Rに夫々電気接続する。こうして構成されたコ
イルの両半分を、それらの間に電気接続をせずに、円筒
形コイル巻型に取付ける。ループ導体の両半分を切離し
たま)にしておくことにより、前に述べた2つの所望の
共振の縮退が分けられる。動作中、両半分の内の一方が
、例えば第7A図に示ず点89及び91の様に、真直ぐ
な導体にある3つの直列接続のコンデンサの内の1つ又
は更に多くの両端でイ」勢された時、コイルの両半分が
相互インダクタンスによって結合される。駆動点のイン
ピーダンスは、患者の頭をコイル内に配置して(即ち、
コイルに負荷をかけて)、回答調節せずに、約50′A
−ムであった。1つより多くの直列接続のコンデンサの
両端に駆動点を選ぶことにより、コイルのインピーダン
スを調節することが出来る。
好ましい実施例では、両側を持つ印刷配線板の誘電体(
テフロン樹脂)の厚さは約0.006吋であった。各々
の真直ぐな導体にある3つのコンデンサは夫々約133
ピコフアラドに等しくなる様に調節した。各々のコンデ
ンサが同じ値を持つことは重要ではなく、各々の真直ぐ
な導体の正味の静電容量が等しいことだけが必要である
ことに注意されたい。均質なRFlili界をかけた時
の所望の共振周波数は21.31 MH2であった。
第7A図及び第7B図について説明したパターンに従っ
て、32本の垂直セグメン1〜を持つ別の実施例のNM
Rコイルを作った。このコイルは外径11.5吋及び長
さ16.5吋の円筒形巻型の上に構成された。条片素子
71.73(第7A図及び第7B図)の幅は0.25吋
であった。真直ぐな導体75は幅0.5吋であって、5
/81Nたり隔てる。この場合、各々の真直ぐな導体に
は、づき間77、79と同様な10個のづ−き間があり
、この為、直列接続された各々のコンデンサの値は、第
7A図及び第7B図の実施例の時よりも小さい。コイル
の共振周波数は63.86 M HZであった。
上に述べた構造が好ましい実施例であるにづぎず、実際
には、当業者が有利に用いるこの他の構成方法があるこ
とは云うまでもない。
電力の伝達を効率よくする為、コイルの入力インピーダ
ンス及び発信器の出力インピーダンスを釣合せるのが望
ましいことが理解されよう。この発明のNMRコイルで
は、第8図に示す様に、垂直導体148に静電容量15
0乃至154の様な複数個の直列接続の静電容量を設け
ることによって、こういうことを達成し得る。この場合
、所望のインピーダンスが1けられる適当な1対の端子
155−160を必要に応じて選んで、発信器のインピ
ーダンスとの釣合いを最善にする。コイルを付勢する為
に2つの駆動点を使う時、1番目の駆動される導体に対
して垂直である2番目の垂直導体149に同様な直列静
電容量161− 165を使うことが出来る。この場合
、コイルの微細同調の為に、夫々導体148.149の
可変静電容量166、167を利用する。
駆動点として使われない垂直導体では、回路の共振を行
わせるのに必要な静電容量は、一連の直列接続のコンデ
ンサに分布している必要はなく、垂直導体147に接続
した場合を第8図に示した1個の静電容量168にまと
めることが出来る。この導体も可変同調コンデンサ16
9を持っていてよい。
第4図の場合と同じく、第8図では、成る垂直導体は図
面を見易くする為に示してない。
これまで説明したコイルは頭及び身体の作像の用途で十
分にその作用を果たす。然し、前に第1図について述べ
た様に、磁界B1の強さはZ軸方向に、コイルの両端で
低下する。これが第9図に示されている。第9図は、R
FI界と平行なコイルの円筒形軸線152を通る平面内
の磁束線170のグラフである。この平面は、第6A図
の点W−Wの間の破線を通る様な、最大電流を持つ導電
ループ内の点を通る。磁束線がコイルの開放端174゜
176で膨らむ傾向がある。コイルの片側から反対側に
電流を通す為に必要な末端リングの電流によっても、磁
束の配置が変わる。非均質性を持つ領域が、両端から大
体円筒の半径rの1個分だけ、コイル内に入り込む。従
って、半径2個又は3個分の長さを持つコイルでは、均
質性を持つ領域が短い。
この発明では、無限大の末端シートに頼らずに、均質性
を持つ領域を拡大することが出来る。円筒内の一様な磁
界(これがNMR検査では関心のある領域である)に対
する境界条件は、円筒の両端を封する2つの導電性端蓋
素子しか必要としない。
端蓋が導電帰路を作り、この為円筒の正弦状の表面電流
に対して閉ループが出来る。電流が導電ループ素子25
b、 26b(第2B図)に集中する代りに、端蓋の内
面に一様に分布する。端蓋は、導電ループ素子の実効イ
ンダクタンス(第3A図の31)を減少づることによっ
て、コイル集成体の正味のインダクタンスをも減少する
。円筒面に於ける正弦−状の電流分布が、前に述べた様
に垂直導電セグメントによって近似される。2つの端蓋
を持つコーイルは、人体又は頭のNMR検査にとって実
用的ではない。然し、こういうコイルは、小動物や、サ
ンプル物質の両端を封入することが出来る様な組織サン
プルの検査に役立つ。
第10図は(第2B図について述べたのと同様な)コイ
ルを、第9図と同じく、RF磁界と平行な平面で切った
断面図である。この場合、磁束線の膨らみを防止する反
射器として作用する1個の完全な端蓋118だ【ジを設
ける。第10図から判る様に、端蓋の近くの磁束線はコ
イルの中心近くの磁束線と略平行であり、この為均質な
領域の長さが長くなる。コイルの他端に同様な端蓋を使
うことが出来る。然し、この端を完全に閉塞することを
希望しない場合、半径rの開口を持つ環状端蓋180を
用いて、コイルのこの端に於ける磁束線の膨らみを部分
的に減少することが出来る。この場合、非均質性を持つ
領域が、端蓋180の孔の半径r約1個分の距離だけコ
イルに入り込み、こうして完全な端蓋の利点を部分的に
実現する。頭のNMR検査、又は2つの完全な端蓋を持
つコイル内で垂直導体の間のすき間によって得られる出
入り開口を一層大きくづることを必要とづる様なその他
の用途には、1つの完全な端蓋と1つの部分的な端蓋を
持つコイルを使うことが出来る。一方又は両方の端蓋は
穿孔導電祠料で作ることが出来ることが理解されよう。
数多くの小さな孔は、磁界の非均質性が短い距離にしか
生じない。更に、環状の直径rを十分大きくずれば、環
体が素子25b、 26b(第2B図)の様な導電ルー
プ素子になる。
この発明の1実施例では、端蓋素子178.180(第
10図)を導電末端ループ25b、 26b (第2B
図)に電気接続する。末端ループは、前に述べた様に、
内側及び外側の食刻面(第7A図及び第7B図)を重ね
合せ、その全長に沿って条片71を電気的に相互接続す
ることによ6て形成される。条片73も同様に相互接続
する。次に端蓋素子をその全長に沿って夫々の条片71
.73に電気接続する。好ましい実施例では、端蓋素子
が1き間79(第7A図及び第7B図)に一番近い条片
71.73の領域に接続される。
別の実施例では、少なくとも1つの導電端蓋素子は着脱
自在にすることが出来る。これは例えば、端蓋及び垂直
導電セグメントにねじ山(図に示してない〉を設けるこ
とによって達成し得る。この様な構成は、円筒の実効長
を変えることによって、コイルの共振周波数を調節する
のに役立つ。こうして垂直導体の長さを短くすれば、共
振周波数が高くなる。逆に導電セグメントを長くすれば
、共振周波数が下がる。
更に別の実施例では、少なくとも1つの導電端蓋素子は
導電ループ素子から電気的に隔離することが出来る。そ
れでも端蓋はコイルの端で磁束が外に膨らむのを防止す
る様に作用するが、損失は増加する。
8本の垂直導電セグメント 181乃至187を持つ1
実施例のコイルに対し、完全な端蓋内の電流分布が第1
1図に示されている。垂直導体181−184に示した
丸の中の点は、図面の平面から出て行く電流の流れを示
し、導体185−188に示した丸の中の十字は、図面
の平面に流込む電流を示づ。正弦状の表面電流の流れを
持つ円筒形コイルでは、端蓋の電流は磁界B+の方向に
対して垂直であって、互いに平行である。第11図に示
す実施例では、表面電流の流れは主に導体の対182と
187.183と186の間で起るa電流の流れは、矢
印190.192で示した平行電流通路を中心とする。
端蓋の中心領域に於ける電流の流れは、矢印190.1
92と略平行でめる。平行な矢印194で示した磁界B
1は電流の流れの方向に対して垂直である。導体の対1
81と188、及び184と 185の間の電流通路は
幾分歪んでいる。電流の流れの歪みにより、磁界B+が
それに対応して歪み、電流通路が最も平行であるコイル
の中心近くで一様性が最もよい。垂直導体の数が増加す
るにつれて、電流通路が次第に平行になり、磁界B1の
均質性を改善する。電流の流れと平行な方向に端板を切
断することにより、2つの部分から成るコイルを構成す
ることが出来る。
第11図に示す実施例では、これは、破線200で例示
する様に、垂直セグメントの対182−183及び18
6−187の間で端板を切断することによって行うのが
最も有利である。この様な切れ目は、垂直セグメントの
電流分布に対し、前に第6A図について述べたのと同様
な効果があることに注意されたい。
一方又は両方の導電端蓋素子には、第11図に破線20
2で示1様に、電流の流れに対して垂直に、切れ目の前
後に一様な容量素子を設けることが出来る。この様なコ
ンデンサを作る1つの方法が、切れ目202に対して垂
直に切った端蓋の断面図を示す第12A図に示されてい
る。端蓋は、両側を持つ印刷配線板206の片側に食刻
して、すき間207で隔てた2つの半円形導電パターン
204a、 204bで゛構成される。印刷配線板の反
対側にすき間207を架橋づる導電条片208を食刻す
る。誘電率の大きい基板209(好ましくはテフロン樹
脂)が導電パターンを隔て)いるから、づき間207に
沿って、単位長あたり一様な(一定の)静電容量を持つ
コンデンサが形成される。この容量素子を使って、コイ
ルの共振周波数を変えることが出来る。条片208と端
蓋の両半分204.204bの内の少なくとも一方とに
RF電普を接続づることにより、この容量素子の両端で
コイルな付勢づることも出来る。
第123図は一様なコンデンサを作る別の形式を示して
いる。この場合、導電性端蓋の半分204aを基板20
9の片側に食刻し、残り半分2041+を反対側に食刻
する。両半分は重なり領域214を作る様な寸法にして
、一様なコンデンサを形成する。重なり領域214は第
11図の破線202ど一致する。RF電源をコンデンサ
の両端に接続することにより、このコイルを付勢J−る
ことか出来る。
以上の説明から、この発明では、電流及び同調静電容量
が多数のターンに分布しているが、実効インダクタンス
は1ターンのコイルのインダクタンスと略等しいか、又
はそれより小さい様なNMR用RFコイルを提供したこ
とが理解されよう。
この発明のNMR用RFコイルは、磁界BI並びに信号
感度の一様性の点でも、かなりの改善をもたらした。コ
イルの形状により、信号対雑音比を改善することが出来
ると共に、RF駆動電力を減少づることか出来る。
この発明を特定の実施例及び例について説明したが、以
上の説明から、当業者にはこの他の変更が考えられよう
。従って、特許請求の範囲に記載された範囲内で、この
発明はこ)に具体的に説明した以外の形で実施すること
が出来ることを承知されたい。
【図面の簡単な説明】
第1図はコイルのZ軸に沿った磁界B+の強さを示すグ
ラフ、第2Δ図はこの発明に従って構成したコイルの基
本的な素子である1ターンのサドル形コイルを示す略図
、第2B図はこの発明のNMRJIIRFコイルの略図
、第3A図はこの発明のNMR用RFコイルの集中定数
等価回路、第3B図は繰返し回路単位の回路図で、これ
を複数個用いて第3A図の回路を形成する。第4図は2
点で駆動することが出来るこの発明の1実施例のNMR
用RFコイルを示す略図、第5A図はこの発明のN M
 RIl]RFコイルの平面図で、導電ループ素子に流
れる電流の方向を示す。第5B図は第5A図に示したコ
イルの垂直セグメントに於ける正弦状の電流分布を示ず
グラフ、第5C図は第5A図に示したコイルの導電ルー
プ素子に於りる電流分布を示すグラフ、第5D図は窓を
形成して、変形した導電ループ素子を持つこの発明のN
 M Rl1iR直セグメントに於ける電流分布を示ず
グラフ、第6A図乃至第6C図は、ループ素子に開路部
を形成したこの発明のNMR用RFコイル並びにその場
合の電流を示1第5A図、第5B図及び第5C図と同様
な図並びにグラフ、第7八図及び第7B図はこの発明の
好ましい実施例のNMR用RFコイルを作るのに使われ
る導電パターンを示1図、第8図はインピーダンス整合
の為に利用し得る複数個の固定コンデンサを選ばれた垂
直セグメントに設けたこの発明のNMR用RFコイルの
一部分を示す略図、第9図はコイルの縦軸線を通る平面
で見た無線周波磁界の磁束線のグラフ、第10図はRF
磁界の均質性を改善する為にS電性の端蓋素子を用いた
この発明の1実施例のNMR用RFコイルの略図、第1
1図は導電性端蓋素子に於ける電流の流れを示す図、第
12A図及び第12B図はこの発明に従って一様なコン
デンサを形成した導電性端蓋素子の横断面図である。 主な符号の説明 21b:導電セグメント 23b:容量素子 178、180:端蓋素子 特許出願人 ゼネラル・エレクトリック・カンパニイ代理人 (76
30) 生 沼 徳 ニ17iE −2A 皿−2B θ=cxf rrjl;−6A 而−8■−団 u −4mト8 ff1−58 石−5[[−5D m−7A 1M −78

Claims (1)

  1. 【特許請求の範囲】 1)共通の縦軸線に沿って相隔で)配置された1対の導
    電性@蓋素子と、各々少なくとも1つのりアクタンス素
    子が直列に入っている複数個の導電セグメントとを有し
    、該セグメントは各々の端蓋の周縁に沿って相隔たった
    点で前記端蓋素子を電気的に相互接続し、前記セグメン
    ]へは前記縦軸線と略平行に配置されていて、その結果
    出来る形が4回対称性を持つ様にしたNMR用RF−1
    イル。 2、特許請求の範囲1)に記載したNMR用RFコイル
    に於て、各々の端蓋素子が略円形であり、前記導電性セ
    グメントが各々の端蓋の周縁に沿って等間隔で隔たって
    いるNMR用RFコイル。 3)特許請求の範囲1)に記載したNMR用RFコイル
    に於て、前記リアクタンス素子が少なくとも1つの容量
    素子を有するNMR用RFコイル。 4)特許請求の範囲3)に記載したNM、R用RFコイ
    ルに於て、1つの導電セグメントの少なくとも1つの容
    量素子の両端でコイルを付勢することが出来る様にする
    手段を有し、こうして動作中、端蓋の周縁に沿ったセグ
    メントの角度位置θに応じた正弦状分布に近似する電流
    を前記セグメントに生ずる様にしたNMR用RFコイル
    。 5)特許請求の範囲1)又は4)に記載したNMRmR
    Fコイルに於て、少なくとも1つの端蓋に複数個の開口
    が形成されており、各々の開口は該端蓋の面積に較べて
    比較的小さな面積を持っているNMR用RFコイル。 6)特許請求の範81)又は4)に記載したNMR11
    1RFコイルに於て、各々の端蓋が非導電領域によって
    隔てられた導電性の両半分で構成されており、該非導電
    性領域は前記端蓋に流れる電流の方向と略平行な向きで
    あるNMR用RFコイル。 7)特許請求の範囲4)に記載したNMR用RFコイル
    に於て、前記電流の正弦状分布で大きさが最小値に近い
    様な、端蓋の周縁に沿った位置にあるセグメントの容量
    素子が短絡部で構成されているNMR用RFコイル。 8)特許請求の範囲4)に記載したNMR用RFコイル
    に於て、前記電流の正弦状分布の大きさが最小値に近い
    様な、前記、端蓋の周縁に沿った位置にあるセグメント
    の容量素子が開路部で構成されているNMR用RFコイ
    ル。 9)特許請求の範囲8)に記載したNMR用RFコイル
    に於て、一方の端蓋素子が環体で構成されているNMR
    用RFコイル。 10)特許請求の範[ff19)に記載したNMR用R
    Fコイルに於て、頭用のコイルを構成していて、前記導
    電性端蓋及びセグメントが略円筒形のコイル巻型に取付
    けられており、該巻型は、前記セグメントを開路部に置
    き換えた領域に窓を備えているNMR用RFコイル。 11)特許請求の範囲3)に記載したNMR用RFコイ
    ルに於て、第1のセグメントにある1つの容量素子と並
    列に接続された第1の源によってコイルを付勢する様に
    し、こうしてRFコイルを励振して、2H+を振動RF
    ii界の大きさ、ωをRF磁界の共振周波数、tを時間
    として、2H+cosωtで表わされる様な振動RF磁
    界を前記縦軸線と垂直に発生するようにし、該RF磁界
    が反対向きに回転する2つの成分で構成されているNM
    R用R1:コイル。 12、特許請求の範囲11)に記載したNMR用RFコ
    イルに於て、該コイルを前記第1の源と90°位相がず
    れた第2の源によって付勢することが出来、該第2の源
    は(θを前記ループの周縁に沿った各々のセグメントの
    位置を表わす極座標の角度として)前記第1のセグメン
    トから角度θ−90’だけ隔たった第2のセグメントに
    ある容量素子と並列に接続され、直交するRF磁界成分
    のベクトル加算により、1個の回転RFlitl界が発
    生される様にしたNMR用RFコイル。 13)特許請求の範囲12)に記載したNMR用Fコイ
    ルに於て、前記第1及び第2のセグメントの内の少なく
    とも1つは複数個の直列接続の容量素子を持ち、該直列
    接続の容量素子の間の共通点を選択して、コイルの入力
    インピーダンスを調節づ−ることが出来る様にしたNM
    R用RFコイル。 14)特許請求の範囲11)に記載したNMR用RFコ
    イルに於て、前記第1のセグメントが複数個の直列接続
    した容量素子を持ち、該直列接続の容量素子の間の共通
    点を選択してコイルの入力インピーダンスを調節するこ
    とが出来る様にしたNMR用RFコイル。 15)特許請求の範囲3)に記載したNMR用RFコイ
    ルに於て、少なくとも1つのセグメントが少なくとも1
    つの可変容量素子を持っているNMR用RFコイル。 16)特許請求の範囲1)又は4〉に記載したNMR用
    RFコイルに於て、少なくとも1つの端蓋素子が、該端
    蓋に流れる電流の方向と略直交する方向の単位長あたり
    一定の静電容量を持つ容量素子を含んでいるNMR用R
    Fコイル。 17)特許請求の範囲16)に記載したNMR用Fコイ
    ルに於て、単位長あたり一定の静電容量を持つ容量素子
    の両端でRFコイルを付勢する手段を有するNMR用R
    Fコイル。 18)特許請求の範囲1)又は4)に記載したNMR用
    RFコイルに於て、前記端蓋素子の内の1つから共通の
    縦軸線に沿って隔たる少なくとも1つの導電ループ素子
    を有し、前記導電セグメントは前記1つの端蓋素子及び
    前記ループ素子を電気的に相互接続し、他方の端蓋素子
    は前記ループ素子と略同一平面にあって共通の中心点を
    持つが、それから電気的に絶縁されているNMR用RF
    コイル。 19)共通の縦軸線に沿って相隔て)配置された1対の
    導電性端蓋素子と、各々少なくとも1つのりアクタンス
    素子が直列に入っている複数個の導電セグメントを有し
    、該セグメントは各々の前記端蓋の周縁に沿って相隔た
    った点で前記端蓋素子を電気的に相互接続しており、前
    記セグメントは前記縦軸線と略平行に配置されていて、
    4回対称性を持たない形になる様にしたNMR用RFコ
    イル。 2、特許請求の範囲19)に記載したNMR用RFコイ
    ルに於て、各々の端蓋素子が略円形であり、前記導電セ
    グメントが各々のループの周縁に沿って等間隔で隔t=
    っでいるN M R用RFコイル。 2、特許請求の範囲19)に記載したN M R用RF
    コイルに於て、前記リアクタンス素子が少なくとも1つ
    の容量素子を含むNMR用RFコイル。 2、特許請求の範囲21)に記載したNMR用R)コイ
    ルに於て、1つの導電セグメン1〜にある少なくとも1
    つの容量素子の両端でコイルを付勢することが出来る様
    にづる手段を有し、こうして動作中、ループの周縁に沿
    ったセグメントの角度位置θに応じた正弦状分布に近似
    する電流をセグメントに達成する様にしたNMR用RF
    コイル。 2、特許請求の範囲19)又は22)に記載したN M
     R用RFコイルに於て、少なくとも1つの端蓋に複数
    個の開口が形成され、各々の開口は該端蓋の面積に較べ
    て比較的小さい面積を持っているN M R用RFコイ
    ル。 2、特許請求の範囲19)又は22)に記載したNMR
    用RFコイルに於て、各々の端蓋が非導電領域によって
    隔てられた導電性の両半分で構成され、該非導電領域が
    前記端蓋に流れる電流の方向と略平行な向きであるNM
    R用RFコイル。 25)特fI′請求の範囲22)に記載したNMR用R
    Fコイルに於て、前記手段が、前記RFコイルを付勢し
    て、夫々sinθ及びCOSθに比例するゼグメン1〜
    電流分布を持つ第1及び第2の直交共振モードを励振づ
    ることが出来る様にする第1及び第2の手段を有し、s
    inθが大きいセグメントにある容量素子は静電容量の
    大ぎな値を持ち、Ca2Oが大きいセグメントにある容
    量素子は、前記大きい値に較べて静電容量の一層小さい
    値を持っていて、前記第1及び第2のモードが相異なる
    周波数で発生ずる様にしたNMR用RFコイル。 2、特許請求の範囲22)に記載したNMR用RFコイ
    ルに於て、該RFコイルに第1及び第2の直交共振モー
    ドを励振づる様にRFコイルを付勢することが出来る様
    に゛づる手段を有し、一方のモードは所望のモードであ
    り、所望のモードの無視し得る電流を通すセグメントに
    ある容量素子を短絡部に置き換えて、所望のモードの周
    波数に対して、不所望のモードの周波数を変位させる様
    にしたNMR用RFコイル。 2、特許請求の範囲22)に記載したNMR用RFコイ
    ルに於て、該RFコイルに第1及び第2の直交共振モー
    ドを励振する様にRFコイルを付勢することが出来る様
    にする手段を有し、一方のモードは所望のモードであり
    、所望のモードの無視し得る電流を通すセグメントにあ
    る容量素子を開路部に置き換えて、所望のモードの周波
    数に対して、不所望のモードの周波数を変位させる様に
    したNMR用RFコイル。 2、特許請求の範囲27)に記載したNMR用RFコイ
    ルに於て、少なくとも1つの端蓋素子が環体で構成きれ
    るNMR用RFコイル。 2、特許請求の範囲28)に記載したNMR用RFコイ
    ルに於て、該RFコイルが頭用コイルであり、前記導電
    性端蓋及びセグメントが略円筒形のコイル巻型に取付け
    られており、該巻型には前記セグメントを開路部に置き
    換えた領域に窓を設けたNMR用RFコイル。 30)特許請求の範囲22)に記載したNMR用RFコ
    イルに於て、前記手段が夫々角度θ=90°だけ離れた
    第1及び第2のセグメントに設けられた第1及び第2の
    手段で構成されているNMR用RFコイル。 31)特許請求の範囲30)に記載したNMR用RFコ
    イルに於て、前記第1及び第2の手段の内の少なくとも
    一方が、夫々複数個の直列接続の容量素子で構成され、
    該直列接続の容量素子の間の共通点を選択してRFコイ
    ルの入力インピーダンスを調節することが出来る様にし
    たNMR用RFコイル。 32、特許請求の範囲22)に記載したNMR用RFコ
    イルに於て、前記手段が複数個の直列接続の容量素子で
    構成され、該直列接続の容量素子の間の共通点を選択し
    てRFコイルの入力インピーダンスを調節することが出
    来る様にしたNMR用RFコイル。 33)特許請求の範囲1B)に記載したNMI(用RF
    コイルに於て、少なくとも1つのセグメントが少なくと
    も1つの可変容量素子を持っているNMR用RFコイル
    。 34)特許請求の範囲19)又は22)に記載しfj 
    N M R用R[:1イルに於て、少なくとも1つの端
    蓋素子が、該端蓋に流れる電流の方1げに対して略直交
    する方向の単位長あたり一定の静電容量を持つ容量素子
    を持っているNMR用RFコイル。 35)特許請求の範囲34)に記載したNMR用RFコ
    イルに於て、単位長あたり一定の静電容量を持つ前記容
    量素子の両端でRFコイルをイ]勢る手段を有するNM
    R用RFコイル。 36)特許請求の範囲19)又は22)に記載したNM
    R用RFコイルに於て、少なくとも1つの導電ループ素
    子が共通の縦軸線に沿って1つの端蓋素子から隔たって
    おり、前記導電セグメントが前記1つの端蓋素子及びル
    ープ素子を電気的に相互接続し、使方の端蓋素子は前記
    ループ素子と略同一平面にあって共通の中心点を持つが
    、それから電気的に絶縁されているNMR用RFコイル
    。 37)共通の縦軸線に沿って相隔で)配置された1対の
    導電性端蓋素子と、各々少なくとも1つのりアクタンス
    素子を付設した複数個の導電セグメントとを有し、該セ
    グメントは各々の端蓋素子の周縁に沿って相隔たる点で
    前記端蓋素子を電気的に相互接続し、更に、動作中に、
    前記セグメントに近似的に正弦状の電流分布を達成する
    様にRFコイルを付勢する手段を有し、前記分布がルー
    プの周縁に沿った各々のセグメントの角度位置θに関係
    する様にしたNMR用RFコイル。 38〉特許請求の範囲37)に記載したNMR用RFコ
    イルに於て、各々の端蓋素子が略円形であり、前記導電
    セグメントが各々のループの周縁に沿って等間隔で隔た
    っているNMR用RFコイル。 39)特許請求の範囲37)に記載したNMR用RFコ
    イルに於て、前記リアクタンス素子が少なくとも1つの
    容量素子を含んでいるNMR用RFコイル。 40)特許請求の範囲37)又は39)に記載したNM
    R用RFコイルに於て、少なくとも1つの端蓋に複数個
    の開口が形成されており、各々の間口は端蓋の面積に較
    べて比較的小さい面積を有するNMR用RFコイル。 41)特許請求の範囲37)又は39)に記載したNM
    R用RFコイルに於て、各々の端蓋は非導電領域によっ
    て隔てられた導電性の両半分で構成されており、前記非
    導電領域は端蓋に流れる電流の方向と略平行な向きであ
    るNMR用RFコイル。 42、特許請求の範囲39)に記載したNMR用RFコ
    イルに於て、前記手段が夫々sinθ及びCOSθに仕
    例するセグメント電流分布を持つ第1及び第2の直交す
    る共振モードをRFコイルに励振する様に、該RFコイ
    ルを付勢することが出来る様にする第1及び第2の手段
    を含んでおり、sinθが大きいセグメントにある容量
    素子は静電容量の大きな値を持ち、COSθが大きいセ
    グメントにある容量素子は前記大きな値に較べて静電容
    量の一層小さい値を持っていて、前記第1及び第2のモ
    ードが相異なる周波数で発生する様にしたNMR用RF
    コイル。 43)特許請求の範囲39)に記載したNMR用RFコ
    イルに於て、該RFコイルに第1及び第2の直交する共
    振モードを励振する様にRFコイルを付勢することが出
    来る様にする手段を有し、 一方のモードは所望のモー
    ドであり、所望のモードの無視し得る電流を通すセグメ
    ントにある容量素子を短絡部に置き換えて、所望のモー
    ドの周波数に対して、不所望のモードの周波数を変位さ
    せる様にしたNMR用RFコイル。 44)特許請求の範囲35)に記載したNMR用RFコ
    イルに於て、該RFコイルに第1及び第2の直交する共
    振モードを励振する様にRFコイルを付勢することが出
    来る様にする手段を有し、一方のモードは所望のモード
    であり、所望のモードの無視し得る電流を通すセグメン
    トにある容量素子を開路部に置き換えて、所望のモード
    の周波数に対して、不所望のモードの周波数を変位させ
    る様にしたNMR用RF]イル。 45)特許請求の範囲44)に記載したNMR用RFコ
    イルに於て、一方の端蓋が環体で構成されているNMR
    用RFコイル。 46)特許請求の範囲45)に記載したNMR用RFコ
    イルに於て、該コイルが曲用コイルであり、前記導電性
    端蓋及びセグメントが略円筒形のコイル巻型に取付けら
    れており、該巻型にはセグメントを開路部に置き換えた
    領域に窓が設けられているNMR用RFコイル。 47)特許請求の範囲39)に記載したNMR用RFコ
    イルに於て、前記手段が角度θ=90°だけ隔たる第1
    及び第2のセグメントに夫々設けられた第1及び第2の
    手段で構成されているNMR用RFコイル。 48)特許請求の範囲47)に記載したNMR用RFコ
    イルに於て、前記第1及び第2の手段の内の少なくとも
    1つが夫々複数個の直列接続の容量素子で構成されてお
    り、該直列接続の容量素子の間の共通点を選択して前記
    RFコイルの入力インピーダンスを調節することが出来
    る様にしたNMR用RFコイル。 49)特許請求の範囲39)に記載したNM’R用RF
    コイルに於て、前記手段が複数個の直列接続の容量素子
    で構成され、該直列接続の容量素子の間の共通点を選択
    して前記RFコイルの入力インピーダンスを調節するこ
    とが出来る様にしたNMR用RFコイル。 50)特許請求の範囲37)又は39)に記載したNM
    R用RFコイルに於て、少なくとも1つの端蓋素子が、
    該端蓋に流れる電流の方向に対して略直交する方向の単
    位長あたり一定の静電容量を持つ容量素子を持っている
    NMR用RFコイル。 51)特許請求の範囲50)に記載したNMR用RFコ
    イルに於て、単位長あたり一定の静電容量持つ容量素子
    の両端でRFコイルを付勢する手段を有するNMR用コ
    イル。 52、特許請求の範囲37)又は39)に記載したNM
    R用RFコイルに於て、共通の縦軸線に沿って1つの端
    蓋素子から隔たる少なくとも1つの導電ループ素子を有
    し、導電セグメン]・が前記1つの端蓋素子及び前記ル
    ープ素子を電気的に相互接続し、他方の端蓋素子は前記
    ループ素子と略同一平面にあって共通の中心点を持つが
    、それから電気的に絶縁されているNMR用RFコイル
    。 53)各々少なくとも1つの非導電性すき間が形成され
    ている複数個の導電セグメントを持つ第1の集成体と、
    該第1の集成体と略同−であるが、導電セグメントに形
    成される1き間が前記第1の集成体にあるすき間に対し
    でずれている様な第2の集成体とを有し、前記第1及び
    第2の集成体は互いに同軸に配置されていて誘電体材料
    によって隔てられてお、す、各々の集成体の導電セグメ
    ントの1端がS電性端蓋素子に電気接続されると共に他
    端が第2の導電性端蓋素子に接続され、各々の集成体に
    あるすき間は、一方の集成体のすき間が他方の集成体の
    対応するセグメントの連続部分によって架橋されて容量
    素子を形成する様に配置されているNMR用RFコイル
    。 54)特許請求の範囲53)に記載しfc N M R
    用Fコイルに於て、少なくとも1つの端蓋に複数個の開
    口が形成され、各々の開口は端蓋の面積に較べて比較的
    小さい面積を持つNMR用R’Fコイル。 55)特許請求の範囲53)に記載したNMR用RFコ
    イルに於て、各々の端蓋が非導電領域によって隔てられ
    た導電性の両学会で構成されており、前記非導電領域が
    前記端蓋に流れる電流の方向と略平行な向きであるNM
    R用RFコイル。 56)特許請求の範囲53)に記載したNMR用RFコ
    イルに於て、前記第1及び第2の集成体の内の少なくと
    も一方にある導電セグメントが非導電性すき間の領域に
    電気絶縁された少なくとも1つの導電パッドを持ってお
    り、該パッドを導電セグメントの残りの部分に電気接続
    して、第1及び第2の集成体の対応するセグメントの間
    の重なりの面積を変え、こうして前記容量素子の静電容
    量を調節することが出来る様にしたNMR用コイル。 57)特許請求の範囲53)に記載したNMR用]:コ
    イルに於て、前記第1及び第2の集成体が、印刷配線板
    の両側に作られた、セグメン1へ素子に対応する導電パ
    ターンで構成されているNMR用RFコイル。 58)特許請求の範囲53)に記載したN M R用R
    F−]イルに於て、前記第1及び第2の集成体が1枚の
    印刷配線板の両側に作られた、セグメント素子に対導電
    パターンで構成されるNMR用RFコイル。 59)特許請求の範囲58)に記載したNMR用RFコ
    イルに於て、前記第1及び第2の集成体が何れも複数個
    の小集成体で構成されており、各々の小集成体には関連
    した一方の集成体の導電パターンの一部分が設りられて
    いるNMR用RFコイル。 60)特許請求の範囲53)に記載し1: N M R
    用RFコイルに於て、動作中、前記セグメントに、ルー
    プの周縁に治った該はグメントの角度位置θに依存する
    正弦状分布に近似づる電流を達成する様に、1つのセグ
    メントにある少なくとも1つの容量素子の両端でコイル
    を付勢することが出来る様にする手段を有するNMR用
    RFコイル。 61)特許請求の範囲60)に記載したNMR用RFコ
    イルに於て、電流の正弦状分布の大きさが最小値に近い
    様な、端蓋の周縁に沿った位置にあるセグメントの容量
    素子は短絡部で構成されているNMR用RFコイル。 62、特許請求の範囲60)に記載したNMR用RFコ
    イルに於て、電流の正弦状分布の大きさが最小値に近い
    様な、端蓋の周縁に沿った位置にあるセグメントの容量
    素子が開路部で構成されているNMR用RFコイル。 63)特許請求の範囲62)に記載しICN M R用
    RFコイルに於て、1つの端蓋素子が環体で構成されて
    いるNMR用RFコイル。 64)特許請求の範囲63)に記載しICN M R用
    RFコイルに於て、該コイルが曲用コイルであり、前記
    セグメンl−は略円筒形のコイル巻型に取付けられてお
    り、該巻型にはセグメントを開路部に置き換えた領域に
    窓が設けられているNMR用RFコイル。 65)特許請求の範囲60)に記載したN M R用R
    Fコイルに於て、前記手段が角度θ−90°だけ隔たる
    第1及び第2のセグメン1−に設けられた第1及び第2
    の手段で構成されているNMR用RFコイル。 66)特許請求の範囲65)に°記載したNMR用RF
    コイルに於て、前記第1及び第2の手段が何れも複数個
    の直列接続の容量素子で構成されており、該直列接続の
    容量素子の間の共通点を選択してRFコイルの入力イン
    ピーダンスを調節することが出来る様にしたNMR用R
    Fコイル。 67)特許請求の範囲60)に記載したNMR用RFコ
    イルに於て、前記手段が複数個の直列接続の容量素子で
    構成され、該直列接続の容量素子の間の共通点を選択し
    てRFコイルの入力インピーダンスを調節することが出
    来る様にしたNMR用RFコイル。 6日)特許請求の範囲53)に記載したNMR用RFコ
    イルに於て、前記導電セグメントが各々の端蓋素子の周
    縁に沿って等間隔で隔たっているNMR用RFコイル。 69)特許請求の範囲68)に記載したNMR用RFコ
    イルに於て、前記セグメントが各々のループの周縁に沿
    って隔たっていて、4回対称性を持つ形になっているN
    MR用RFコイル。 70)特許請求の範囲68)に記載したNMR用RFコ
    イルに於て、前記セグメントが各々の端蓋素子の周縁に
    沿って隔たっていて、4回対称性を持たない形になって
    いるNMR用RFコイル。 71)特許請求の範囲53)に記載したNMR用RFコ
    イルに於て、少なくとも1つの端蓋素子が、該端蓋に流
    れる電流の方向に略直交する方向の単位長あたり一定の
    静電容量を持つ容量素子を持っているNMR用RFコイ
    ル。 72、特許請求の範囲71)に記載したNMR用RFコ
    イルに於て、単位長あたり一定の静電容量を持つ容量素
    子の両端でRFコイルを付勢する手段を有するNMR用
    RFコイル。
JP59268741A 1983-12-23 1984-12-21 Nmr用rfコイル Granted JPS60169748A (ja)

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