JPH02195938A - 核磁気共鳴装置用プローブ - Google Patents

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】 〔産業上の利用分野〕 本発明は生体中の水素やリンなどからの核磁気共鳴（Ｎ
ＭＲ）信号を測定し、核の密度分布や緩和時間分布など
を映像化する装置に係わり、特に高周波磁場の発生ある
いは受信に用いるプローブを高い周波数領域でも有効に
動作させるのに好適な装置に関する。

〔従来の技術〕

従来、人体の頭部および腹部等の内部構造を非破壊的に
検査する装置として、Ｘ線ＣＴや超音波撮像装置が利用
されて来た。近年、ＮＭＲ現象を利用して同様の検査を
行う試みが成功し、Ｘ線ＣＴや超音波撮像装置では得ら
れなかった多種類の情報が取得できるようになった。こ
のＮ　Ｍ　Ｒ現象を用いた検査装置においては、検査物
体からの信号を物体各部に対応させて分離、識別する必
要があり、その一つに検査物体に傾斜磁場を印加し、物
体各部における磁場を異ならせ、次に各部の共鳴周波数
あるいはフェーズ・エンコード量を異ならせることで位
置の情報を得る方法がある。

上記方法の基本原理については、「ジャーナル・オブ・
マグネチック・レゾナンス誌ｒＪｏｕｒｎａｌｏｆ　Ｍ
ａｇｎｅｔｉｃ　Ｒｅ５ｏｎａｎｃｅ）、第１８巻第６
９〜８３頁」または「フィジックス・イン・メゾシン・
アンド・バイオロジー誌（Ｐｈｙｓｉｃｓ　ｉｎ　Ｍｅ
ｄｉｃｉｎｅ　＆Ｂｉｏ１ｇｙ）　＊第２５巻第７５１
〜７５６頁」に詳細に記載されているので、ここでは省
略する。

ところで、ＮＭＲにおけるＳＮ比は、理論的には静磁場
の約１．５乗に比例して増加するため、少しでも磁場強
度を上げＳＮ比の向上を図る試みがなされつつある。こ
れまで用いられてきたプローブ、ソレノイドあるいは鞍
型であったが、磁場強度の増加に伴ない、共鳴周波数も
上昇するため、プローブの自己共振周波数と核磁気共鳴
周波数が接近あるいは逆転する状況が生じ、受信時の感
度低下あるいは送信時における高周波磁場の発生効率低
下という問題が生じていた。

それに対し、アルダ−マン（Ａｌｄｅｒｍａｎ）　５に
より、スロットレゾネータ形と呼ばれる新しい形状のプ
ローブが発表された。これについては、ジャーナル・オ
ブ・マグネチック・レゾナンス（Ｊｏｕｒｎａｌ　ｏｆ
　Ｍａｇｎｅｔｉｃ　Ｒｅ５ｏｎａｎｃａ）誌、第３６
巻（１９７９）、第４４７頁に記載されている。第１９
図、第２０図及び第２１図は、スロットレゾネータ形の
プローブを示しており、第１９図はプローブの鳥かん図
、第２０図（ａ）（ｂ）は、第１９１ｍ（７）Ａ−Ａ、
Ｂ−ＢＡＩＩＩＮ面図、第２１図は第１９図のＺ軸方向
に対する横断面図を各々示しである。この動作特性につ
いては、先にあげたアルダ−マンの論文に述べられてい
るのでここでは省く。

ここで、静磁場方向はＺ軸方向とし、アーム間距離とは
第２０図（ｂ）に示すようにＸ＃力方向対して対向して
いるアーム間の距離とする。このアーム間距離が少ない
程、人体に接近できる為、送受信効率が良くなる。また
人体とアームとの距離関係を充填率といい１人体とアー
ムの距離が近づく程、充填率が高いという。

〔発明が解決しようとする課題〕

上記従来技術は、高い共振周波数に設定した場合の充填
率に関して配慮されておらず、共振周波数を高く設定し
ようとする程、充填率が低下する問題があった。本発明
の目的は、共振周波数に関係なく一定の充填率を有する
プローブ構造を提供することにある。

〔課題を解決するための手段〕

上記目的は、プローブの共振周波数を高くしようとした
際、充填率を低下させない構造にすることにより達成様
れる。共振周波数については、キャパシタンスを減少さ
せてやればよく、充填率に関してはアーム間距離（第２
０図（ｂ）参照）をできるだけ小さくしてやることで解
決できる。

一方、ウィングとガードリング間のキャパシタンスを減
少させるには、ウィング及びガードリングの幅を碇する
ことが考えられるが線状のウィンタウガードリングとし
ても両者の距離がある程度近いと相当なキャパシタンス
を有する。さらにこのような細いウィング及びガードリ
ングでは特性的な安定が計れないため、両者を板状にし
１両者の距離をある程度とることにより両者の間のキャ
パシタンスを所望の値まで下げざるを得ない。しかし、
ガードリングをウィング部の内方に配置する従来の構成
では上記距離をとるためにガードリングの径をアーム間
距離より小さくせねばならず、したがって人体の挿入部
分が小さくなってしまう問題がある。一方、ウィングに
してもウィングとアームが一体となっているため、ウィ
ングを外方向に広げようとする程アーム間距離が広がっ
てしまい充填率が低下してしまう問題が生じる。

そこで、キャパシタンスを減少させる部分とアームを別
々に構成できれば上記問題は解決できる。

例えば、アームに対してウィングとガードリングを各々
垂直にし、ガードリングのみを動かすことでキャパシタ
ンスを減少させる構成（第１図〜第３図参照）にできる
。

〔作用） プローブのアーム部分に対して、ガードリング及びウィ
ングを各々垂直に構成することで、アーム間距離が一定
のまま、ガードリングのみを動かす事で高い共振周波数
を得ることができる（第１図〜第３図参照）。

また、最初から設定したい共振周波数が決まっている場
合は、キャパシタンスも決まるため、ガードリングとウ
ィング間の距離を絶縁物の厚みで設定できる。この場合
、アーム間距離とガードリングの直径が常に等しくなる
ようにしておくことで、充填率を低下させないまま、高
い共振周波数が得る事ができる（第９図〜第１１図参照
）。

〔実施例〕

以下、本発明の実施例を図面により説明する。

第４図は本発明の一実施例である検査装置の構成を示す
ものである。制御装置５は各装置へ種々の命令を一定の
タイミングで出力する。高周波パルス発生器６の出力は
増幅器７で増幅され、プローブ８を励振する。プローブ
８で受信された信号成分は増幅器９を通り、検波器ｌＯ
で検波後、信号処理装置１１で画像に変換される。Ｚ方
向及びそれに直角な方向の傾斜磁場の発生はそれぞれコ
イル１２，１３．１４で行ない、これらのコイルはそれ
ぞれ増幅器１５，１６．１７により駆動される。静磁場
の発生はコイル１８で行ない、コイル１８は電源１９に
より駆動される。コイル１４はコイル１３と同一構成で
あり、コイル１４はコイル１３に対してＺ軸のまわり９
０″回転させたもので、互いに直交する傾斜磁場を発生
する。検査対象である人体２０はベツド２１上に置かれ
、ベツド２１は支持台２２上を移動する。

第１図、第２図及び第３図はプローブ８を更に詳細に描
いたものである。

第１図は本発明の一実施例の鳥かん図、第２図（ａ）、
（ｂ）、（ｃ）は第１図のＡ−Ａ、Ｂ−Ｂ及びＣ−Ｃ位
置の断面図、第３図は第１図をｘＺ平面で切断した断面
図を各々示しである。これらの図にてボビン２は検査対
象である人体が挿入可能な内径を有する円筒形の絶縁体
、例えばガラスエポキシなどで形成されている。このボ
ビン２は静磁場方向であるＺ軸方向に配置される。この
ボビンの外周部にアルダ−マン形コイルを形成する導体
板からなる複数の電極が設けられている。まず。

上記円筒の中心軸、つまりＺ軸の方向にそって帯状のア
ー１ｚ３ａ、３ｂが設けられている。これらとＺＹ平面
を対象面とする対称の位置にも、別のアーム３ａ、３ｄ
が設けられている。３ｃ、３ｄについては第１図には現
れていないが第２図Ｃに示される。なお３ａと３ｂ、ま
た二３ｃと３ｄのようにアームがＺ４１１１１方向に線
にそって分離されているのは特開昭６２−２０７４４６
号にて述べたように電流の方向を定めて感度を均一化す
るためであり、３８と３ｂおよび３　ｃと３ｄはそれぞ
れ分離せずに一体としても良い、アーｌ〜３ａの両端に
は、これと接続されたウィング４ａ、４ｃが設けられろ
。

同様にアーム３ｂにはウィング４ｂ、４ｄが、３Ｇには
ウィング４ｅ、４ｇが、３ｄにはウィング４ｆ、４ｈが
それぞれ接続されている。本実施例でのウィングの特徴
は、円筒面と爪直な方向に立てられた導体板から成る点
である。すなわちウィング４ａ、４ｂ、４ｅ、４ｆはボ
ビン２の円筒面に対して垂直なフランジを成すように並
べられている。またウィング４　ｂ、４ｃ、４ｇ、４．
ｈも同様に円筒面と垂直なフランジを成すように並べら
れている。なお、各アームと、その両端に接続されるウ
ィングとはそれぞれひとつの導体板をプレス成形して作
成しても良い。ウィング４ａ。

４ｂ、４ｅ、４ｆの近傍には、これらのウィングの成す
フランジ面のやや軸方向側の位置に別のフラング面をな
すように円筒面と垂直な導体板よりなるガードリング１
ａと１ｂとが設けられる。またウィング４ｃ、４ｄ、４
ｇｅ　４ｈの近傍にも、円筒面と垂直なフランジ面を成
すガートリングｌｃ、ｌｄが設けられる。ガードリング
１ａと１ｂは分離せずにリング状としても良い、ガード
リングｌｃ、ｌｄについても同様である。この構成によ
りガードリング１ａはウィング４ａ、４ｅと対向して立
てられているためこの間に容量結合が生じる。他のガー
ドリングも近接する複数のウィングと容量結合を成し、
もって３　ａ　−４ａ　−１ａ−４ｅ−３ｃｍ４ｇ−１
ｃｍ４ｃｍ３ａと一巡する電流通路、及び：３　ｂ、　
４　ｂ−１ｂ−４ｆ−４ｈ−１ｄ−４ｄ−３ｂと一巡す
るもう一方の電流通路が形成される。これによりＹ軸方
向の高周波磁束を検出でき、また逆に高周波信号印加に
よりＹ軸方向の高周波磁場を発生できる。

以上のように、この実施例は、ガードリング及びウィン
グが、静磁場方向（Ｚ軸方向）に対して各々垂直に構成
されて対向しているためガードリング内径をウィングの
内径より小さくする必要はなく、充填率を十分高くして
、かつプローブ共振周波数を高くできる。さらに１本構
成にすることにより、ガードリング１ａ〜１ｄをｚＩｌ
ｉｌｉ１方向に移動させる事が容易に行えるためガード
リングとウィング間で形成されるキャパシタンスを容易
に調整できる効果がある。第５図（ａ）〜（ｃ）は上記
実施例のウィングとガードリング間距離を変更する機構
の一実施例である。第５図（ａ）は第３図の左上図の拡
大図を示しており、（ｂ）は（ａ）を上面から見た図を
示しである０機構としてはガードリング１ｃをボビン２
にねじ２０及びナツト２１で固定される。固定位置をず
らす事でウィング４ｃとガードリング１ｃの距離を容易
に調整できる。他のガードリングも同様な構成で固定さ
れる。又、ウィングとガードリングの間が空間であるた
め損失を大変少なくできる効果がある。

第５図（ｃ）は、第５図（ａ）は別の固定ガードリング
保持構造を示す。絶縁体のボルト２２がガードリング１
ｃに固定されておりウィング４ｃをはさむナツト２３．
２４の調整によりガードリング１ｃの位置を微少調整で
きる。

第６図は５本発明の他の実施例を示す鳥かん図、第７図
（ａ）、（ｂ）は第６図のＡ−Ａ、Ｂ−Ｂ線断面図、第
７図（Ｑ）は第６図のＺ軸方向に対する断面図を各々示
しである１本実施例では、ボビン２の内側円筒面にアー
ム３８〜３ｄ及びウィング４８〜４ｈが設けられ、ボビ
ンの外側円筒面にガードリング１８〜１ｄが設けられて
いる。すなわち、ガードリングの直径が対向するアーム
間距離及びウィングの直径よりも大きい構成となってい
る。したがってガートリング内径の制限によリコイル充
填率が低下することはない。ガードリング（ｌａ、ｌｂ
、ｌｃ、ｌｄ）の直径のみを変えることは比較的容易で
あり、これによりガードリングとウィング間で形成され
るキャパシタンスを容易に変更できる効果がある。

第８図は、上記実施例のガードリングの直径を変更する
機構の一実施例である。複数の絶縁性ボルト３０が放射
状にボビン２に固定され、ウィングｌｃ、Ｊ、ｄをはさ
むナツト３２の調整によりガードリングの直径を容易に
変更できる。また、絶縁物２の厚みを調整することによ
っても同様の効果が得られる。

第９図は、本発明の他の実施例を示す鳥かん図、第１０
図（ａ）（ｂ）は第９図のＡ−Ａ、Ｂ−Ｂ線断面図、第
１１図は第９図の２軸方向に対する断面図を各々示す。

本実施例では、アーム３８〜３ｄ、及びウィング４ａ〜
４ｈはボビンの外側にまたガードリング１ａ〜１ｄはボ
ビンの内側に形成される。この点では従来構成（第１９
〜第２１図参照）とほぼ同一であるが、ボビン２の外径
がアームの部分のみ小さくなっており、ウィングの部分
ではボビンの厚さが増している点が従来と異なる。従来
構成では共振周波数を上げようとするとウィングとガー
ドリング間の距離を広げなければならず、その為、アー
ムもウィングに付随して広がるためアーム間距離が大き
くなり、その結果充填率が低下してしまう問題があった
。本構成にする事により、特性は従来と同様に得られる
と共に充填率に関しても共振周波数に関係なく一定に保
持できる効果がある。なお、ガードリングについては、
アーム間距離と同一の直径で使用するのが一般的である
が、アーム間距離よりも大きな直径にしてもかまわない
。

第１２〜１３図は、上記実施例で使用したボビン２を示
したものであり、第１２図は、実施例を示す鳥かん図、
第１３図（ａ）（ｂ）は第１２図のＡ−Ａ、Ｂ−Ｂ線断
面図、第１３図（ｃ）は第１２図のＹ軸方向に対する断
面図を各々示す、この絶縁物のウィングを取り付ける部
分の厚みを変化させることで、いろいろな共振周波数を
設定できる効果がある。また、第８図の構造を併用する
ことにより、絶縁物の厚みを変化させることなくウィン
グを外方向に広げる事も可能である。

第１４図は、本発明の他の実施例を示す鳥かん図、第１
５図（ａ）（ｂ）（ｃ）は第１４図のＡ−Ａ。

Ｂ　−Ｂ　、　Ｃ−ｃｍ断面ＪｓＡ、第１６１ｉｉ！Ｈ
ｔ、第１４図のＹ軸方向に対する断面図を各々示す１本
実施例は、全ての電極（ウィング４ａ〜４ｈ、アーム３
ａ〜３ｄ、ガードリング１８〜ｌｄ）がボビン２の外側
円筒面に形成される。本構成にする事によりプローブの
外径を従来プローブよりも小さくできる効果があると共
にガードリングをＺ＃力方向移動させる事で共振周波数
を容易に調整できる。

さらにこの構成は、ウィングとガードリングの対向によ
る容量が小さいためより共振周波数を高くできる。

第１７図（ａ）は、各々の電極部分を一枚のフィルム状
基板３５の上に形成したものである。第１７図（ｂ）に
示した円筒形のボビン２にこれを巻きつけるだけで第１
４図と同一構成のものを作ることができる。ここで、電
極をフィルム状にしたことによる効果として加工精度が
大幅に向上（１１！極の寸法等）するため、プローブの
特性に再現性が得られるようになる事や組立時間の短縮
。

（ｂ）の絶縁物にテフロン等の柔軟な物質を使用した場
合１人体に巻きつける事ができるようになるため充填率
向上を図れる等が挙げられる。又、図では一枚のフィル
ム状基板で構成しているが。

複数枚、例えば、ガードリング部分のみを別のフィルム
状基板にすることでガードリングの位置を自由に変更で
きるようになるため共振周波数を容易に調整できる効果
が現れる。

第１８図は、第１７図（、）の別な実施例であり、材質
は同一であるが、配置及び形状が異なっている例である
。第１８図（ａ）（ｂ）の効果として、信号検出部であ
るアーム３部分をＹ軸方向に伸ばしていることであり、
これにより第１７図の実施例よりも大きな信号を取得で
きる。

このように本発明によれば、高磁場即ち高周波において
も充填率の低下しないプローブを構成することかできる
、なお、本発明はスロットレゾレータ形プローブについ
てのみ記載したが、同一構成であるスロットレゾネータ
形直交位相検波プローブについても適用できるのは明ら
かである。

〔発明の効果〕

本発明によれば、アーム間距離を一定、即ち充填率を変
化させることなく、ウィング及びガードリング間で形成
されるキャパシタンスを容易に変える事ができるため、
プローブの共振周波数に関係なく充填率を一定に保持で
きる効果がある。特に高周波（高磁場）におけるプロー
ブの送受信効率改善に多大の効果がある。

【図面の簡単な説明】

第１図、第２図及び第３図は本発明のプローブを示す図
、第４図は本発明が用いられるＮＭＲイメージング装置
の構成図、第５〜１８図は本発明の他の実施例を示して
おり、第１９〜２１図は従来用いられてきたプローブを
示す。 ２′０−フパ ￥Ｊ　５　図 （多少 （Ｃ） 死様糟 カ゛−ドす〕り゛ 托Ｒ’ｓ 了−ム ７４シフ （−ｇ） 罵 図 （ａ−） ＜Ａノ （り 第 図 （ａ−ジ ３ζ （ｂ） タインフ。 第 図 図 第 図 （ｂ） ３　アー４ ４　　クイ＞２”

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １、円筒面にそつて軸方向に形成された帯状導体板から
   なる複数のアームと、前記アームのそれぞれの両端に接
   続して形成され、かつ前記円筒面からフランジ状に外側
   に張り出された導体板からなる複数のウィングと、該ウ
   ィングの作るフランジ面に近接するフランジ面にそつて
   外側に張り出された導体板から成る複数のガードリング
   を有し、前記ウィングと前記ガードリングとが容量結合
   して成ることを特徴とする核磁気共鳴装置用プローブ。 ２、前記ガードリングは前記円筒面をなす筒状のボビン
   に軸方向の位置が調節可能に取り付けられることを特徴
   とする請求項１に記載の核磁気。 共鳴装置用プローブ。 ３、円筒状の絶縁体からなるボビンと、該ボビンの内側
   円筒面に形成された軸方向の帯状導体板より成る複数の
   アームと、それぞれのアームの両端から前記ボビンの内
   側円筒面にそつて円周方向に伸ばされた複数のウィング
   と、前記ボビンの外側円筒面にそつて前記ウィングと対
   向するように形成された導体状からなる複数のガードリ
   ングとを有し、前記ウィングと前記ガードリングとが容
   量結合して成る核磁気共鳴装置用プローブ。 ４、前記ガードリングはその直径が調節可能なように前
   記ボビンの外側にボルトを介して取りつけられたことを
   特徴とする請求項３に記載の核磁気共鳴用プローブ。 ５、第１の円筒面にそつて軸方向に形成された帯状導体
   板からなる複数のアームと、前記アームのそれぞれの両
   端に接続され、前記第１の円筒面より大きな径を有する
   第２の円筒面にそつて円周方向に伸ばされた導体板から
   なる複数のウィングと、前記ウィングの内側に形成され
   たリング状導体板からなる複数のガードリングを有し、
   前記ウィングと前記ガードリングとが容量結合して成る
   核磁気共鳴装置用プローブ。 ６、前記アーム及びウィングはアームの部内がウィング
   の部分より小さな外径を有する筒状の絶縁体からなるボ
   ビンの上に形成されることを特徴とする請求項５に記載
   の核磁気共鳴装置用プローブ。 ７、円筒面にそつて軸方向に形成された帯状の導体板か
   らなり複数のアームと、それぞれのアームの両端から前
   円筒面にそつて円周方向に伸ばされた導体板からなる複
   数のウィングと、該ウィングに近接して前記円筒面にそ
   つてリング状に形成された複数のガードリングとを有し
   、前記ウィングと前記ガードリングとが容量結合して成
   る核磁気共鳴装置用プローブ。 ８、前記アーム、ウィング及びガードリングは、フィル
   ム状絶縁基板の上に形成された膜状導体から成り、かつ
   該フィルム状絶縁基板が円筒状にまるめられて成ること
   を特徴とする請求項７に記載の核磁気共鳴用プローブ。 ９、前記フィルム状絶縁基板は円筒状のボビンの上に巻
   きつけられることを特徴とする請求項８に記載の核磁気
   共鳴装置用プローブ。