JP7333398B2 - 調整可能なメタマテリアルデバイス - Google Patents
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Description
デバイスがRF磁場を拡大するときの共鳴周波数は、入射RF信号の周波数に(または入射RF信号の周波数から)調整することができる。これによりデバイスは、MRI RF信号が連続する間、選択的に、有利な回数のみ動作する。
図1を参照すると、MRIシステム内でRF信号の磁場を集中させるのに適したデバイス10は、アレイ14に配置された複数のワイヤ12を備える。ワイヤ12は、誘電体層16によって支持される。これらのワイヤは細長い導電体部品であり、第1の方向に幅方向および高さ方向より大分長い長さを持つ。これらのワイヤは、非磁性金属または非鉄金属で作られる。ワイヤ12の各縦軸は、実質的に互いに平行である。
デバイス10(または、MRシステム内のMR信号の磁場を集中させるための他のデバイス)の共鳴周波数を変えるために、デバイス10には、以下で図2を参照して説明される構成が与えられる。
図7を参照して、前述のデバイス10を備えたMRIシステムを説明する。
図8を参照すると、前述のMRIシステム内で画像化対象のRF信号の磁場を集中させる方法80は、MRIシステム70で画像化対象の近辺にデバイス10を置くステップを備える。デバイス10およびMRIシステム70は、図1-7に示されるものである。デバイス10の共鳴周波数は、MRIシステムの動作周波数に概ね合致するように選ばれる。デバイス10を画像化対象の近辺に置くステップは、デバイス10を、MRIシステム70の画像化領域内で、テーブル74の上に置くステップを含んでもよい。代替的にデバイスは、MRIシステム内にすでに置かれていてもよい。この場合デバイスを対象の近辺に置くステップは、画像化対象を、MRIシステム内であってデバイス10の近辺に運ぶステップを伴う。一例として図7を参照すると、デバイス10は、MRIシステムの画像化領域71の外部であって、人体71A(すなわち患者)の画像化されるべき膝の部分でテーブル74の上に置かれる。その後患者は、テーブル74の上に寝かされる。画像化プロセスが開始される前に、デバイス10の上に置かれた画像化対象の膝が、患者およびデバイス10とともに画像化領域内に置かれる。MRIシステムを使って画像化できる人体部位の他の例には、手首、脊髄等がある。実際にはMRIシステムは、体全体を画像化することもできる。MRIプロセスを開始するために、既知のMRI技術に従って、画像化領域内に静磁場が生成される。選択的に静磁場は、傾斜磁場を備えてもよい。
Claims (19)
- MRIシステム内でRF信号の磁場を集中させるデバイスであって、
アレイ内に配置された複数の導電部品と、
前記導電部品の2つの箇所の間に接続された複数の半導体デバイスと、
制御器と、を備え、
前記アレイは、外部のRF受信器が、外部のRF送信器からRF信号を受信するときに、共鳴RF周波数におけるRF放射の電場と磁場との間でエネルギーを再分布するように構成され、
前記制御器は、前記RF送信器から受信したRF信号に対応して、前記各半導体デバイスのバイアス電圧を変えるように制御し、これにより前記アレイの共鳴周波数を制御し、
前記RF信号は、前記各導電部品の長さより長いRF波長を持つことを特徴とするデバイス。 - 前記各半導体デバイスは前記導電部品のそれぞれのペアの間に接続され、これにより前記各半導体デバイスが導電状態にあるとき、前記それぞれのペアは短絡することを特徴とする請求項1に記載のデバイス。
- 各々が前記各導電部品と列をなして配置された1つ以上の導電部品エクステンションを備え、
前記各半導体デバイスが導電状態のとき前記各導電部品の有効長を延長するために、前記各半導体デバイスが、前記各導電部品とこれに対応する各導電部品エクステンションとの間に接続されていることを特徴とする請求項1に記載のデバイス。 - 前記各導電部品は、細長く、前記共鳴周波数に相当する波長の半分の長さを持ち、
前記導電部品は、実質的に互いに平行であるように構成されることを特徴とする請求項1から3のいずれかに記載のデバイス。 - 前記導電部品は、1つ以上の曲線状部品を備え、
前記曲線状部品は、1つ以上の分割リング、分割ループまたはスイスロール状部品を備え、
前記各半導体デバイスは、前記曲線状部品の各端部の間に接続されることを特徴とする請求項1に記載のデバイス。 - 前記導電部品は、曲線状ワイヤ部品を備え、
前記各半導体デバイスは、前記曲線状ワイヤ部品の隣接するワイヤのペアの間に接続されることを特徴とする請求項1に記載のデバイス。 - 前記制御器は、
前記RF信号を受信するように構成された受信部品と、
前記受信部品が前記RF信号を受信するとき前記各半導体デバイスのバイアス電圧を変えるために、前記RF信号をクロック信号に変換するように構成された変換器と、を備え
ことを特徴とする請求項1から6のいずれかに記載のデバイス。 - 前記変換器は、
前記RF信号をデジタル化するための比較器と、
前記RF信号の周波数を低下させるための周波数分割器と、
前記RF信号を固有周波数にまでさらに低下させるマルチバイブレータと、を備えることを特徴とする請求項7に記載のデバイス。 - 前記各半導体デバイスは、トランジスタまたはバラクタであり、
前記制御器は、前記アレイの共鳴周波数を変えるために、前記各トランジスタまたは前記各バラクタのバイアス電圧を制御するように構成された可変DC電圧供給器を備えることを特徴とする請求項1から8のいずれかに記載のデバイス。 - 前記各半導体デバイスは、MOSFETまたはダイオードであることを特徴とする請求項1から9のいずれかに記載のデバイス。
- 前記各導電部品は、誘電体材料によって支持されることを特徴とする請求項1から10のいずれかに記載のデバイス。
- 前記各導電部品は、非磁性金属から作られることを特徴とする請求項1から11のいずれかに記載のデバイス。
- 画像化対象を受け入れるように構成された画像化領域と、
前記画像化領域内に静磁場を生成するように構成された磁場生成器と、
前記画像化対象にRF信号を照射するように構成されたRF送信器と、
前記画像化対象からの帰還RF信号を受信するように構成されたRF受信器と、
前記画像化領域と前記RF送信器または前記RF受信器のいずれかとの間に配置された請求項1から12のいずれかに記載のデバイスと、を備えることを特徴とするMRシステム。 - 送信制御器をさらに備え、
前記デバイスの前記制御器は、前記RF信号の送信に適合するように前記半導体デバイスのバイアス電圧を変えるために、前記送信制御器からの制御信号を受信するように構成されることを特徴とする請求項13に記載のMRシステム。 - MRシステム内の画像化対象にRF信号の磁場を集中させる方法であって、
アレイ内に配置された複数の導電部品を備えるデバイスを前記画像化対象の近辺に置くステップと、
前記デバイスおよび前記画像化対象に前記RF信号を照射するステップと、
前記導電部品および前記画像化対象からの帰還RF信号を受信するステップと、
前記導電部品の共鳴周波数を変えるために、受信したRF信号に対応して、前記導電部品に接続された複数の半導体デバイスの各々のバイアス電圧を変えるように制御するステップと、を備え、
前記アレイは、前記各導電部品の長さより長いRF波長を持つRF信号を受信するときに、共鳴RF周波数におけるRF放射の電場と磁場との間でエネルギーを再分布するように構成されることを特徴とする方法。 - 前記半導体デバイスのバイアス電圧は、
前記導電部品および前記画像化対象に前記RF信号を照射するときは、前記画像化対象内で前記RF信号の磁場を集中させず、
前記導電部品および前記画像化対象から前記帰還RF信号を受信するときは、前記RF信号の磁場を集中させるように制御されることを特徴とする請求項15に記載の方法。 - 前記半導体デバイスのバイアス電圧は、
前記導電部品および前記画像化対象に前記RF信号を照射するときは、前記画像化対象内で前記RF信号の磁場を集中させ、
前記導電部品および前記画像化対象から前記帰還RF信号を受信するときは、前記RF信号の磁場を集中させないように制御されることを特徴とする請求項15に記載の方法。 - 前記半導体デバイスのバイアス電圧は、前記デバイスの共鳴周波数をRF信号周波数に調整するように制御されることを特徴とする請求項15に記載の方法。
- 前記デバイスは、請求項1から12のいずれかに記載のデバイスであることを特徴とする請求項15から18のいずれかに記載の方法。
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