JPS5839939A - 核スピン共鳴装置用の高周波発生又は受信装置 - Google Patents

核スピン共鳴装置用の高周波発生又は受信装置

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JPS5839939A
JPS5839939A JP57143177A JP14317782A JPS5839939A JP S5839939 A JPS5839939 A JP S5839939A JP 57143177 A JP57143177 A JP 57143177A JP 14317782 A JP14317782 A JP 14317782A JP S5839939 A JPS5839939 A JP S5839939A
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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】 この発明は核スピン共鳴装置例えばツォイグマトグラフ
ィ装置においてなるべく一様な高周波磁場を発生するか
あるｂは高周波信号を受信する装置として一つの想定さ
れた円筒表面に円筒軸に平行に置かれ互に逆向きの電流
が流れる規定長の導体片が少くとも２本設けられ少くと
も一つの外部エネルギー供給装置又は受信装置に接続さ
れているものに関する。この種の高周波磁場発生装置の
一つは欧州特許出願公開Ｂ　Ｐ　２　ｔ　５　ａ　５　
Ａ１によシ公知である。
医学診断の分野では対象物体内の空間的のスピン密度分
布又は緩和時間分布から得られる綜合的の陽子共鳴信号
を計算機を使用するが測定技術による分析を通してＸ線
トモグラムと同様な画像を構成する映像法が提案されて
いる。この方法はツオイグマトグラフィとも呼ばれてい
る（　”Ｎａｔｕｒθ、１２４２、（１９７３）、Ｐ、
１９υ−１９１）。
核スピン共鳴を利用する場合対象物体例えば人体は一様
な強磁場内に置かれる。この基底磁場と呼ばれている磁
場には定常的又はパルス形のグラジェント磁場が重ね合
わされる。この外に基底磁場に垂直方向のできるだけ一
様な高周波磁場を作ることが必要である。この場合系の
寸法は対象物体の寸法に適合させ対象物体を磁場形成導
体系内に容易に入れることができるようになっていなけ
ればならない。
める核スピントモグラフィ装置においては作られた断層
像の質が誘起された核スピン共鳴信号のＳＮ比に関係す
るがこのＳＮ比自体は使用された基底磁場に関係しその
周波数と共に増大するから大きな基底磁場に高い周波数
を持たせることが試みられた（　Ｊ、　Ｐｈｙｅ、Ｅ　
：　Ｓｃｉ、工ｎｓｔｒｕｍ、　１３゜（１９８０）、
Ｐ、３８−４４）。
しかし公知の核スピン共鳴装置では物理的の理由から５
　ＭＨｚという比較的低い周波数が使用される。この高
周波出湯は例えばくら形のコイルで作られ、このコイル
は一つの想定された円筒面上円筒軸方向に向けて置かれ
た導体片と端部の円周方向に湾曲した導体片から構成さ
れ、一つのコイルの一方の直線導体片を流れる電流と他
方の直線導体片を流れる電流は互に逆向きである。軸方
向の直線導体片の長さ、従ってコイルの長さは検査対象
物の大きさによって定められ、コイル線の全長は例えば
数ｍ罠達する。このような寸法のコイルは５　ＭＨｚ以
上の高い周波数の場合導体の長さが波長程度になるため
分布容量の影響でコイルの始端と終端の間で位相のずれ
を生ずる。この位相のずれに基いて高周波磁場を作るコ
イルの機能性は周波数の上昇に伴って低下する。その外
に高周波コイルを取巻く金属部分例えばグシジエントコ
イル又は基底磁場磁石との間の結合効果も生じ付加的な
妨害となる。この妨害に結びついた渦流は検査対象物内
部の高周波磁場を表皮効果によって弱めそれ劣不均−に
する。従って公知の核スピン共鳴装置では磁場の周波数
を高くしてＳＮ比を大きくすることは簡単には実施され
ない。
この発明の目的は冒頭に挙げた種類の高周波装置を例え
ば２０　ＭＨ２又はそれ以りの高い周波数の使用を可能
にすることによシ高いＳＮ比が得られるように改良する
ことである。
この目的は高周波に対しては少くとも相当程度まで不透
明であシ低周波に対しては同様に透明である電気良導性
の材料を含む外被を想定された円筒面から規足された間
隔を保って円筒軸に同軸に導体片の周９に配置してこの
外被をエネルギー供給装置又は受信装置に接続し、少く
とも一つの導体対を構成する導体片のエネルギー供給装
置又は受信装置に結ばれていない方の端部を高周波磁場
を反射する部品で閉鎖しそれによって外被と少くとも一
つの導体対が構成する導体系によって同位相で撮動する
高周波磁場が作られるようにすることによって達成され
る。
上記の構成によって得られる利点は特に導体対と外被上
で極めて高い周波数の波の伝搬が可能となシ、シかも共
鳴条件が設定されるため問題となる空間全体に同位相で
振動する磁場が形成され。
導体対上に定在波が成立することである。例えば２０　
ＭＨｚという高い周波数に共鳴するのに必要な導体片の
長さはこの場合エネルギー供給装置に対して反対側の導
体片端部に適当な回路部品を設けることによって検査対
象物体の寸法に適合した大きさに低減させることができ
る。これによって掩めて高い周波数の使用が可能とな５
ＳＮ比をそれに応じて高くすることができる。更に導体
対を取囲む共通の外被が少くとも相当程度に高周波に対
して不透明であシ低周波には透明であるため外被の外側
にある構成部品との間の結合効果は発生しない。従って
外被は高周波磁場の導体となると同時に外側部品に対す
る高周波遮蔽にもなる。これに反して検査対象物を収容
する空間では外被の低周波に対する透明性により低周波
のグラジェント磁場は少くとも相当程度まで妨害される
ことなく展開すること瀘できる。
この発明の有利な実施形態は特許請求の範囲第２項以下
に示されている。
図面についてこの発明を更に詳細に説明する。
この発明による高周波装置を採用する核スピン共鳴装置
例えばツォイグマトグラフィ用のものも公知の核スピン
共鳴装置を基本にしている。これは例えば欧州特許出願
公開第２１５３５ＡＩ号又は***国特許出願公開第２８
４０１７８号の明細書に記載されているもので一般に直
角座標軸の２軸に対して共軸的に設けられた通常伝導磁
場コイル又は超伝導磁場コイルを少くとも一つ備え、そ
れによってできるだけ均等な２方向の強い基底磁場を作
る。この外に充分一定な磁場の勾配を作るグラジェント
コイルが設けられる。これらの−石コイルはその中心の
均等な磁場区域に検査対象物例えば人体が２方向に入れ
られるように作られている。核スピンの励起はｚ軸に垂
直に向けられたできるだけ均等な高周波磁場による。
上記の装置に適したこの発明の実施例を第１図に示す。
この高周波装置は円筒形のかご状外被２を含みその円筒
軸は直角座標の２軸方向にとられている。この外被は長
さＬ、直径りで１１）電気良導体例えば銅で作られ少く
とも一方の面は銀めっきされる。外被は気密構造である
必要はなく低周波−場例えばグラジェント磁場がこの内
室４に侵入し易くする孔３を備えていてもよい。この場
合外被は渦流による低周波の環流がほとんど発生しない
ように構成される。図示の実施例では間隔を保って配置
された帯状導体６が設けられその両端部は環７と８によ
って連結されている。ただしこの連結は一方の端部では
接触結合であり他方の端部では容量結合である。第１図
の一部分を示す第２図から帯状導体６の一端が項７の上
て重なり、環と導体の間には絶縁膜９が置かれているこ
とが認められる。この里なり合い部分にキャパシタンス
が形成されその容量は高周波に対しては適当に低い抵抗
であり低周波に対しては適当に高い抵抗となるように選
ばれる。
環７と８において低周波の環流は耐重され高周波短絡は
確保されるようにするためこれらの環は適当なキャパシ
タンスによって中断されている。
第１図には壌７だけに重なシ合部分にはさまれた絶縁膜
１０が形成するキャパシタンスが示されている。
第１図に示した導電材料の壌７，８と帯状導体６から成
る外被笠の代シに絶縁材料で作られ側面に導電材料例え
ば銀の層が設けられている外被を使用することも可能で
ある。この導電層の犀さは少くとも高周波電流の侵入深
さに等しくする必要がある。この層が高周波に対して不
透明でめシ低周波に対しては透明であるようにするため
この層に構造を作シ容量性の断絶があるようにする仁と
ができる。
外被ｇは少くとも一つの想定された円筒面１２上に置か
れた複数本の電気導体を包囲する。外被、！とそれに同
軸に設けられた点線で示されている円筒面の間の間隔ａ
はこの発明にょシ特定の値に選定されろ。電気導体は少
くとも２本使用して一つの導体対を構成させ互に逆向き
に電流が流れるようにする。外被内部にできるだけ均等
な出湯を作るためには少くとも二つの導体対を構成する
４本の導体を設ける。図面に示した実施例はこのような
導体構成を基本とするものである。互に逆向きの電流が
流れる導体片１３と１４が一方の導体対を構成し、同様
な導体片１５と１６が他方の導体対を構成する。これら
の導体片は円筒面１２上でその周回方向に４５°から１
５０°の間の角αをはさんで配置されている。αは約１
２０°とするのが有利である。
仁の外被２によって包囲された導体系（１３乃至１６）
によシこの発明の要旨である点線で示した高周波磁場Ｂ
が作られ、この磁場は少くとも円筒軸の近くでは均等で
あ６ｚ軸方向に向いている。
そのためには導体片１３乃至１６と外被輩に図に示され
ていない電源から高周波電流を流し、その内部に定常波
を発生させる。直径上で対向する導体片を流れる電流工
は矢印で示すように互に逆向きに流れ、それによって導
体系の中央部には同位相で振動する高周波磁場が作られ
る。
このような磁場が導体片と外被によって作られるように
するには伝送周波数と電流の大きさに関係する導体片と
外被間の間隔を余シ大きくすることは許されない。想定
された円筒面１２と外被輩の間隔ａが最高２０ｃ１１１
．特にｌＯ傷以下であると予想される応用分野において
これらの部分の間に充分な高周波結合が確保される。間
隔ａの最小値としてｑＯ，５ｃｌＩＩが選ばれ、特に最
小１ｃｆＲとすると有利である。
高い周波数例えば２０　ＭＨｚにおいては共鳴動作のた
めに長さＬが例えば７．５ｍの導体片が必要となるが導
体片１３乃至１６と外被竺から成る系の始端又は終端に
適当な回路手段を施すことにより共鳴動作に必要な長さ
を要求される寸法まで短縮することができる。例えば導
体片１３乃至１６の終端に適当な大きさのキャパシタ７
スを接続する。
第１図の実施例においては集中容量としてコンデンサ２
０乃至２３が導体片の端部と外被−隻の間に接続すれて
いる。このコンデンサの容１ｃは次の近似式： ％式％） によって求められる。ここで　ω＝２πｆは角周波数、
ｚＬは一つの導体片の外被に対する波動インピーダンス
、λは波長である。要求される共鳴状態を確保するため
にはコンデンサの整合の外食くとも一つのエネルギー供
給装置との整合も必要である。この整合は外被スと導体
片１３乃至１６から成る導体系に供給された電流の腹が
少くとも近似的に外被と導体片の軸の中央即ち長さｉの
、へに来るように選ばれる。
第１図に示したコンデンサ２０乃至２３によるキャパシ
タンス構成の代りに短絡された導体片による容量形成も
可能である。
直線偏極磁場Ｂの発生には第１図に示したような一方だ
けからのエネルギー供給系は必ずしも必要でない。例え
ば導体１３と１６は一方の端面で外部エネルギー供給装
置に接続し、導体１４と１５は他方の端面で外部エネル
ギー供給装置に接続することも可能である。この場合コ
ンデンサは導体片の反対側に設ける。
この発明による高周波装置によシ円偏極磁場を作ること
ができることは特に有利である。この種の磁場は直線偏
極磁場よりも対象物体に深くまで侵入する。例えば２　
Ｑ　ＭＨｚ以上の高周波数において円偏極磁場の物体内
の減衰は直線偏極磁場よシも遥に少ない。従ってこのよ
うな高い周波数を使用することができれば装置のＳＮ比
もそれに対応して高くなる。円偏極磁場の発生には直線
偏極磁場の場合の単一の導体系の外に別の適当な導体系
が必要である。この第二の導体系は第一の導体系に対し
て円筒軸の回りに回転して設け、第二導体系の導体片を
流れる電流祉第−導体系の高周波電流に対して一定の位
相角だけ移動させる。二つの導体系の場合この移相角は
９０°である。両導体系の高周波電流の大きさは少くと
も近似的に等しく選ぶ。円偏極磁場を使用する高周波磁
場装置は***国特許出願ｐ３１３１９４６．７において
提案されている。
第１図に示した外被竺と導体片１３乃至１６が構成する
導体系によって同位相で共鳴撮動する高周波磁場を作る
ためには各導体片を別々に励起する場合エネルギー供給
装置と１７て４個の電源が必要である。しかし同じ向き
に電流が流れる導体片即ち導電片１３と１６および１４
と１５を並列に接続すれば電源の数は２にすることがで
きる。更に導体片を並列接続し、一方の並列導体片組を
流れる電流を他方の並列導体片組を流れる電流に対して
λ／２だけ移相しておけば１個の電源で足りる。
そのためには特殊の位相器又は長さλ／２の導体ケーブ
ル片が使用される。更に電流を両方の側から供給すれば
この種の移相部品を省略することも可能となる。
第１図に示した導体片１３乃至１６への電流供給方式の
外に別の励起方式も例えば多数の導体片を使用すること
によって可能である。例えば前に述べたような導体片１
３乃至１６の組分は励起に対して導体片１３と１６およ
び１４と１５を並列に接続する。この場合導体系はそれ
ぞれ二つの導体片から成り互に逆向きに電流が流れる二
つの導体ユニットから成る系と見ることができる。多数
の導体片を含む導体ユニットを多数組合せた導体系とす
ることも可能である。このような導体系を第３図に示す
。例えば第１図のものと同様な外被輩内に４個の導体ユ
ニット２５乃至２８が収められ、各導体ユニットは例え
ば３本の丸棒形の導体片２９乃至３１から成シこれらの
導体片は外ｉ２に同軸に想定された円筒１２の外周面に
沿って配置されている。この実施例では一つの導体片ユ
ニットの隣り合せた導体片２８と３０又は３０と３１の
間の円弧角βは約５°から３０°の間に少り。
特に２０°から２５°の間にすると有利である。これに
よって高周波磁場の均一性を一層高めることができる。
同じ効果は第４図に断面を示した高周波装置によっても
達成される。第４図の実施例では想定された円筒面１２
上に配置された導体ユニット３３乃至３６はそれぞれ単
一の帯状の導体片であり円筒面１２に合せて湾曲してい
る。これは第３図の導体片２９，３０．３１を一つの帯
状の導体片に組合せたものと見ることができる。
図面に示した各実施例は導体片と外被が少くとも一つの
外部エネルギー供給装置に結合されているものが基本に
なっている。この発明による高周波装置は高周波信号の
受信装置としても使用されるものであり、この場合には
導体片と外板は外部の受信系に結合される。
【図面の簡単な説明】
第１図はこの発明の一つの実施例を示し第２図は第１図
の装置の一部分の拡大図、第３（８）と第４図はそれぞ
れこの発明の装置の導体系の互（（異る実施形態を示す
。

Claims (1)

  1. 【特許請求の範囲】 ｌ）一つの想定された円筒面上でその軸に平行に伸び、
    互に逆向きに電流が流れる規定長の導体片が少くとも二
    つ設けられ少くとも一つのエネルギー供給装置又は受信
    装置に接続されている核スピン共鳴装置における高周波
    磁場を発生するかあるいは高周波信号を受信する装置に
    おいて、 （、）　　高周波に対しては少くとも相等程度まで不透
    明であるが低周波に対しては同様に透明である電気伝導
    性の材料を含む外被（幻が想定された円筒面（１２）に
    同軸にそれから特定の間隔ａを保って導体片（１３乃至
    １６）の周りに配置され、この外被が導体片と同じくエ
    ネルギー供給装置又は受信装置に接続されていること （ｂ）　　導体対を構成する導体片組の少くとも一つ（
    ｉａと１４又は１５と１６）がそのエネルギー供給装置
    又は受信装置に結ばれていない端部を高周波場反射性の
    部品に接続され、それによって外被゛（２）とこの導体
    対が構成する導体系によって等位相振動の高周波場が作
    られること を特徴とする核スピン共鳴装置用の高周波発生又は受信
    装置。 ２）エネルギー供給装置又は受信装置と高周波反射部品
    の間に共鳴性の整合が存在することを特徴とする特許請
    求の範囲第１項記載の装置。 ３）導体系に供給された電流又は導体系で受信された電
    流の膜が導体系の軸の少なくともほぼ中央にあるように
    エネルギー供給装置又は受信装置と反射部品との間の整
    合が行われていることを特徴とする特許請求の範囲第２
    項記載の装置。 ４）外被（ス）が導電部分（６乃至８）とその間にある
    切り開き（３）から成るかご形であることを特徴とする
    特許請求の範囲ＷＪ１項乃至第３項の一つに記載の装置
    。 ５）少くとも一つの導体対の導体片（１３乃至１６）が
    特定のキャパシタンスに接続されていることを特徴とす
    る特許請求の範囲第１．Ｅ］乃至第４項の一つに記載の
    装置。 ６）キャパシタンスとしてコンデンサ（２０乃至２３）
    又は短絡された導体片が少くとも一つの導体対の導体片
    （１Ｂ乃至１６）と外被（２）の間に接続されているこ
    とを特徴とする特許請求の範囲第５項記載の装置。 ７）キャパシタンスの値Ｃが近似的に次の式：％式％ ： ｚＬエニーの導体片の外被に対する波動インピーダンス Ｌ：外被および導体片の軸方向の長さ λ：波長 によって定められることを特徴とする特許請求の範囲第
    ５項又は第６項記載の装置。 ８）少くとも二つの平行導体片（２９乃至３１）が一つ
    の導体ユニット（２５乃至２８）にまとめられているこ
    と、互に逆向きに電流が流れる少くとも二つの導体ユニ
    ット（２５乃至２８）と外被（呈）によって高周波場発
    生装置が構成されていることを特徴とする特許請求の範
    囲第１１１乃至第７項の一つに記載の装置。 ９）導体片（３３乃至３６）が少くとも一つの帯状の導
    体鋼で作られていることを特徴とする特許請求の範囲第
    １項乃至第８項の一つに記載の装置。 ｌＯ）少くとも二つの導体対が設けられていることを特
    徴とする特許請求の範囲第１項乃至第９項の一つに記載
    の装置。 ｌｌ）第二の導体対が設けられこの導体対は第一導体対
    に対して想定された円筒面上又は別の円筒面上において
    その周回方向に特定の角度だけ回転して設けられている
    こと、第一導体対を流れる高周波電流に対して一定角度
    だけ移相した高周波電流が第二導体対を流れこれらの高
    周波電流の振幅が少くとも近似的に等しいことによって
    円偏極高周波場が作られることを特徴とする特許請求の
    範囲第１θ項記載の装置。 １２）導体対が異る同軸円筒面上に置かれていることを
    特徴とする特許請求の範囲第１０項記載の卸悼鋳装置。 １Ｂ）想定された円筒面（１２）と外被（ス）の間の最
    小間隔（ａ）が少くとも０．５ｃｍであシ仁の円筒面又
    は別の想定された円筒面と外被との間の最大間隔が最高
    ２０５１でおることを特徴とする特許請求の範囲第１＠
    乃至第１２項の一つに記載の装置。
JP57143177A 1981-08-24 1982-08-18 核スピン共鳴装置用の高周波発生又は受信装置 Granted JPS5839939A (ja)

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Application Number Priority Date Filing Date Title
DE19813133432 DE3133432A1 (de) 1981-08-24 1981-08-24 Hochfrequenzfeld-einrichtung in einer kernspinresonanz-apparatur
DE3133432.6 1981-08-24

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JPS5839939A true JPS5839939A (ja) 1983-03-08
JPH0118737B2 JPH0118737B2 (ja) 1989-04-07

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JP57143177A Granted JPS5839939A (ja) 1981-08-24 1982-08-18 核スピン共鳴装置用の高周波発生又は受信装置

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