专利名称：天线装置的制作方法
技术领域：
本发明涉及用于进行电磁波的收发的天线装置、以及使用了该天线装置的磁共振检查装置(下面称作MRI装置)。
背景技术：
在MRI装置中，对配置在静磁场磁铁所产生的均匀的静磁场中的被检体照射电磁波，激发被检体内的核自旋，并接收核自旋所产生的电磁波即核磁共振信号，通过信号处理来将被检体进行图像化。电磁波的照射和核磁共振信号的接收通过发送或接收发射频率(RF)的电磁波的天线或被称作RF线圈的装置来进行。RF线圈大致被分类为被称作表面天线或者局部天线的RF线圈、和被称作体积线圈(volume coil)或体积天线(volume antenna)的RF线圈这两种。局部天线为圆形或平板形，在天线的近旁附近具有灵敏度，抵住被检体的表面来使用。另ー方面，体积天线具有圆筒形或为设置于上下的两个圆盘的形状，在其中或其间的整体具有灵敏度，并在其中或其间设置被检体来进行检测。作为圆筒形的体积天线的示例，存在被称作鸟笼型或鸽笼子型的天线(例如參照非专利文献I)、和被称作TEM型的天线(例如參照专利文献I以及专利文献2)。这些体积天线沿着圆筒侧面设置16 24条程度的通常被称作“骨架”(横杆或者梯子的横棒)的与圆筒的中心轴平行配置的棒状的导体。这样的圆筒状体积天线用在被称作隧道型的MRI装置中。在隧道型的MRI装置中，静磁场磁铁配置为圆筒形状而形成隧道，被检体以躺在床上的状态进入到隧道内部，来进行拍摄 。另ー方面，局部天线的灵敏度区域与体积天线相比部分地较窄，这样的情况较多见。但是，由于局部天线通常比体积天线灵敏度要高，因此较多情况下用作接收天线。作为局部天线的示例，例如有将导体弯曲成环状而构成的例子(专利文献3)或弯曲成8字等而构成的例子(非专利文献2)等。在希望灵敏度良好地拍摄宽范围的情况下，通过配置多个局部天线，来像扩展了灵敏度区域从而具有多个信道的体积天线那样使用。一般的体积天线的信道数为2，与此相对，这种情况构成为具有3个以上的信道数的供电受电端子的天线。先行技术文献非专利文献非专利文献1:Cecil E. Hayes, et al,“An Efficient Highly HomogeneousRadiofrequency Coil for Whole-Body NMR Imaging at1. 5T，，、Journal of MagneticResonance 63:622-628(1985)非专利文献2 :Xiaoliang Zhang, et al, ^Higher-Order HarmonicTransmittion-Line RF Coil Design for MR Application，，，Magnetic Resonance inMedecine 53 :1234(2005)
专利文献专利文献1:美国专利第4751464号说明书专利文献2 :美国专利第5557247号说明书专利文献3 JP特开2006-270674号公报发明的概要发明要解决的课题在上述那样的隧道型MRI装置中，谋求确保被检体能进入隧道内部程度的宽阔，使得体格较大的被检体或患有幽闭恐惧症的被检体都能安心舒适地接受MRI检查的诊疗的检查环境。一般而言，在隧道型MRI装置中，从外部到隧道内部，按照静磁场磁铁、倾斜磁场线圏、RF线圈的顺序来进行配置。因此，为了使隧道内部宽阔、确保舒适的检查空间，增大静磁场磁铁的内径是最为简单的解决方案。但是，为了提高静磁场磁铁的内径，需要增大静磁场磁铁自身，这会导致制造成本上升。另外，在上述各先行文献所公开的圆筒形的体积天线中，上述条数的骨架在圆周方向上等间隔配置。因此， 在将这些体积天线用作RF线圈的情况下，隧道的内壁的截面成为圆形。由于这样的形状并不一定就合乎作为被检体而躺在床上的人体的形状，因此，特别是在肩宽方向，难以确保两肩部分的空间。
发明内容
本发明鉴于上述情况而提出，目的在于提供在隧道型MRI装置中，在不增加MRI装置的制造成本并不牺牲性能的前提下，确保了舒适的检查空间的技木。本发明特征在于，在具备中空的筒形状的外部导体、和沿着外部导体而配置于内侧的I个或多个带状导体的RF线圈中，带状导体通过将N条的蜿蜒或直线形状的路径连接起来而构成，按照该路径和外部导体之间的间隙发生变化的方式来进行配置，从而确保内部的检查空间。其中，在RF线圈内为了得到均匀的灵敏度，各个带状导体具备在电气上连成I个具有折回的导体部分、与该导体串联连接的I个或多个电容器，和与该电容器中的I个并联连接的供受电单元，帯状导体以期望的共振频率共振，共振时未流过电流的节点，在将M设为0或I以上的自然数吋，为(M+1)XN-1个。更具体地，提供一种天线装置，是在信号的发送以及/或者接收中使用的天线装置，其特征在于，具备中空的筒状导体；I个或多个带状导体；I个以上的电容器，其将设置于所述带状导体上I个以上的间隙串联连接；和连接单元，其与所述电容器中的I个并联连接，且将该天线装置与发送以及/或者接收所述信号的收发单元连接，所述带状导体具备路径部，该路径部与所述筒状导体的内侧表面保持距离，在该筒状导体的周方向上相互隔开距离地配置有N条，通过导体将一端部与相邻的路径部的端部连接起来，以使得作为整体成为折回的I条带状导体，所述路径部以蜿蜒或者直线形状与所述筒状导体的中心轴大致平行地行进，所述带状导体的整体的长度按照在所述信号的频率进行共振的方式来进行调整，共振时呈现在所述带状导体的所述N条的路径部内部的电流分布的节点的数量的和，在设M为0或I以上的自然数吋，为(M+1)XN-1个。在此，将所述路径部称作“ I条迂回线”，以N条来构成“折回迂回线”。另外，提供ー种磁共振检查装置，特征在于，具备磁场产生単元，其产生静磁场；RF线圈，其配置在所述静磁场产生単元所产生的静磁场空间中，在与所述静磁场正交的方向上产生高频磁场，或者检查与所述静磁场方向正交的方向的高频磁场；使用从设置于所述静磁场空间的被检体产生、且由所述RF线圈检测出的核磁共振信号来将所述被检体的内部信息进行图像化的単元；和载置单元，其载置所述被检体，所述磁共振检查装置具备所述天线装置来作为所述RF线圈，所述载置単元配置于所述天线装置的所述筒状导体中。发明的效果根据本发明，在隧道型MRI装置中，能在不增大MRI装置的制造成本且不牺牲性能的基础上，确保舒适的检查空间。
图1是第I实施方式的MRI装置的概略构成图。图2是第I实施方式的天线的外观图。图3是用于说明第I实施方式的天线的带状导体的说明图。图4是从头顶部观察人向上仰地进入到第I实施方式的天线内部的状态的图。
图5是第I实施方式的切除天线的一部分来用于说明与发送/接收单元的连接部的电路的说明图。图6是用于说明节点的数量为0的情况下的第I实施方式的天线动作原理的说明图。图7是用于说明节点的数量为I的情况下的第I实施方式的天线动作原理的说明图。图8是用于说明节点的数量为2且由3个迂回线构成带状导体的情况下的第I实施方式的天线动作原理的说明图。图9是用5个带状导体来构成第I实施方式的天线的情况下的外观图。图10是第I实施方式的天线的与发送/接收单元的连接方法不同的情况下的、切取天线的一部分来用于说明与发送/接收单元的连接部的电路的说明图。图11是用于说明第I实施方式的天线的迂回线的连接方法不同的情况下的连接的说明图。图12是用于说明第2实施方式的天线的去耦合用的导体的说明图。
具体实施例方式《第I实施方式》下面说明应用本发明的第I实施方式。在用于说明本发明的实施方式的全部附图中，对具有相同功能的部件赋予相同符号，并省略其重复的说明。首先，说明本实施方式的MRI装置的构成。图1是本实施方式的MRI装置100的概略构成图。MRI装置100具备磁铁101，其在配置有被检体112的测量空间形成静磁场；倾斜磁场线圈102,其对静磁场赋予规定方向的磁场倾斜度；RF线圈103,其插入在磁铁101内，对被检体112发送发射波等的电磁波，并接收电磁波；发送接收机104，其与RF线圈103连接，作成并发送从RF线圈103照射的电磁波，并且检测来自RF线圈的核磁共振信号，进行信号的处理；倾斜磁场电源109，其对倾斜磁场线圈102提供电流；数据处理部105，其控制发送接收机104以及倾斜磁场电源109的驱动，并进行各种的信息处理以及操作者进行的操作；和显示装置108，其用于显示数据处理部105的处理結果。倾斜磁场电源109和倾斜磁场线圈102用倾斜磁场控制线缆107而连接。另外，RF线圈103和发送接收机104用在RF线圈103和发送接收机104之间收发信号的收发线缆106连接。发送接收机104虽未图示，但具备合成器、功率放大器、接收混频器、模拟数字转换器、收发切换开关等。MRI装置100根据磁铁101所形成的静磁场的方向而被区分为水平磁场方式和垂直磁场方式。在水平磁场方式的情况下，磁铁101 —般具有圆筒状的膛(中心空间)，产生图1中左右方向的静磁场。另ー方面，在垂直磁场方式的情况下，一对磁铁夹持这被检体而配置于上下，产生图1中上下方向的静磁场。本实施方式的MRI装置100是具有圆筒形的膛的水平磁场方式。在具有上述构成的MRI装置100中，通过RF线圈103以及倾斜磁场线圈102来对配置于静磁场中的被检体112照射间隔数微秒程度而断续的电磁波、倾斜磁场，并接收与该电磁波共振而从被检体112发出的信号，进行信号处理，取得磁共振像。被检体112例如是人体的规定的部位，横躺在床111上，配置在RF线圈103的内部。另外，电磁波以及倾斜磁场分别通过RF线圈103以及倾斜磁场线圈102来进行照射以及施加。另外，在此，作为进行电磁波的照射和接收的RF线圈103而示出了单ー的RF线圏，但并不限于此。例如，也可以将宽范围拍摄用的RF线圈和局部用的RF线圈的组合等的由多个线圈构成的RF线圈用作为RF线圈103。在本实施方式中，作为RF线圈103使用圆筒形或椭圆筒形的天线。下面，使用图2以及图3来说明作为本实施方式的RF线圈103而使用的天线200。图2是本实施方式的天线200的外观图。另外，图3是省略了天线200的筒状的导体而能易于看到内部的导体的图。本实施方式的天 线200具备具有规定的宽度的导体201 (下面称作带状导体)、和发挥接地面(ground plate)作用的具有圆筒状或椭圆筒形状的导体(下面称作筒状导体)202。在图2中例示了筒状导体202为椭圆筒的形状的情況。本实施方式的筒状导体202由铜薄片或铜网、以及不锈钢网等的导体形成。例如，在使用纤维增强塑料(FRP)等而形成的筒状的筐体(未图示)的内壁或外壁粘贴由铜薄片形成的筒状导体202。本实施方式的带状导体201分别由多个蜿蜒的路径部分212构成。相互相邻的蜿蜒的路径部分211用导体301相连接，构成了折回的一条长的导体。将该蜿蜒的路径部分211称作迂回线(meander line)211。在图3中，在2处地方用导体301将3个迂回线211连接起来，形成长的I条带状导体201。在此所说的迂回线是指在以筒状导体202的中心轴C为中心的椭圆的周方向(与中心轴C垂直的方向)上具有宽度地蜿蜒的、细长的平板状、细绳状、或者管状的导体。另夕卜，迂回线211在筒状导体202的内侧与筒状导体202的中心轴C平行地、在筒状导体202的周方向上隔开间隔地进行配置。虽然图3所示的迂回线211是蜿蜒为Z字形的形状，但这是为了赚取作为迂回线211的导体整体的长度。因此，在天线200所使用的频率比较高、导体的长度即使较短也没关系的情况下，迂回线211也可以不用蜿蜒，根据情况也可以为直线形状。在图3中，示出了 4个带状导体201。各个带状导体201分别用导体301来连接3个迂回线211 (211a、211b、211c)。各个带状导体201具备I个发送/接收单元所连接的连接点302。该连接点302 —般被称作“发送以及/或者接收点”、“供电点以及/或者受电点”、端ロ、或者信道。图4是从筒状导体202的中心轴C上的开ロ部观察图2而得到的图。在内部配置有进行拍摄的被检体112即横躺的人以及支撑人的床111。构成各带状导体201的3个迂回线211a、211b、211c配置在筒状导体202的与中心轴C正交的截面的周方向，并配置在距筒状导体202的内侧表面各自不同的距离的位置上。具体地，在由筒状导体202所作出的椭圆筒的内部，构成了长轴短轴比不同的且比筒状导体202小的椭圆筒，在其表面设置迂回线211a、211b、211c。该小的椭圆筒位于筒状导体202的内部，但筒状导体202与内部的小的椭圆筒的距离如图4所示那样地下功夫，使得上下方向上的距离稍宽，左右方向的距离稍窄等。这样的话，能在两肩方向上确保更大的空间来作为作为被检体112的人类进入的部分的空间。另外，该内侧的小的椭圆筒并不需要是ー个连在一起的筒，也可以是如图4所示那样的用上下左右没有迂回线211的部分分割为4个弯曲成4个椭圆的弧的形状壁面。这种情况下，具有在上下左右方向上，内部空间能宽到即将靠到筒状导体202的壁面这样的优点。另外，还产生了能将4个迂回线211分割为ー个个地进行调整、安装的优点。
3个迂回线211a、211b、211c与筒状导体202的距离为靠近左右的端的迂回线(211a)比中心附近的迂回线(211c)要窄。这样的话，比起将天线200的内部空间设置为使迂回线211距筒状导体202的距离全部相等，能确保在内部横躺的人的左右部分的空间，特别是确保两肩部分的宽阔空间。如此，在本实施方式中，在进行检查时，在人体以仰躺或者卧躺的状态进入到检查空间中即筒状空间内部的情况下，在靠近两肩部的地方，以更窄的间隙来设置迂回线211。进而，在图4中，在天线200的左端以及右端的部分205不配置带状导体201。因此，能在检查时在作为被检体112的人体的两肩方向上确保宽阔的空间。根据本实施方式的天线200，特别是能为过去觉得拥挤的部位确保空间，因此能提供对被检体112而言舒适的检查空间。另外，由于筒状导体202的大小没有变更，因此对RF线圈103以外的各构成没有影响，不会导致大幅增加制造成本。在图3以及图4中，I个带状导体201由3个迂回线211a、211b、211c构成，但在实际的天线动作时，在这3个迂回线211a、21 lb、211c都流过相同方向的电流。电流的流动方向、与作出该电流的磁场的方向和天线灵敏度的关系通过图8将后面详述，在此做简单的说明。在图4中，在天线动作时，在3个迂回线211a、211b、211c，例如在某瞬间，电流从纸面跟前向对面侧流过。此时，该电流所作出的磁场按照右手螺旋法则，使电流围绕着顺时针方向而产生。由于3个迂回线211a、211b、211c所作出的3个磁场的方向在天线200的内部一致，因此，磁场在天线200的中心附近彼此补强，提高了天线灵敏度。
另ー方面，将3个迂回线211a、211b、211c连起来的点即图3中的导体301附近，成为不流过电流“节点(node)”，因此，在这附近所产生的磁场较弱，灵敏度也较弱。因此，能获得在筒状导体202所形成的椭圆筒的前后的两端，灵敏度较弱，在椭圆筒内部的中心附近的灵敏度较强这样的理想的灵敏度分布。g卩，由于在图3以及图4的I个带状导体201上有3个迂回线211a、211b、211c和2个导体301，因此，在该带状导体201上发生具有2个电流的节点和3个电流为最大值的波腹(ant1-node)这样的电流的驻波的共振模式成为在椭圆筒内部均匀且具有宽的灵敏度的模式。另外，在图3以及图4所示的例子中，通过将3个迂回线211a、211b、211c连起来从而形成I个带状导体201，使得I个收发単元就具有宽的灵敏度区域。另ー方面，后面叙述的用I个迂回线211来构成I个带状导体201的图5所示的例子的情况下，在希望増加发送/接收单元503的个数的情况下、或者在希望限定灵敏度区域的情况下是有用的。在图2到图4中示出了用3个迂回线211a、211b、211c来构成I个带状导体201的例子，但也可以用I个迂回线211来构成带状导体201。图5是用于说明用I个迂回线211来构成I个带状导体201的情况下的天线200的图。在此，还图示了天线200的发送/接收单元503等的附带的电路。另外，在使用本实施方式的天线200来作为MRI装置的RF线圈103的情况下，该发送/接收单元503是图1的发送机104。在图5中，筒状导体202为了使图变得容易观察，示出了切取了一部分上部的形状。在筒状导体202的内侧设置I条的迂回线211，构成带状导体201。在迂回线211的中途设有间隙501，与该间隙串联相连的方式配置电容器502。电容器502经由匹配以及平衡电路504，在连接点302与供电/受电电缆505相连。供电/受电电缆505的另一端与发送/接收单元`503连接。另外，在使用本实施方式的天线200来作为MRI装置100的RF线圈103的情况下，该供电/受电电缆505是图1的收发线缆106。S卩，通过迂回线211而构成的带状导体201介由在连接点302与电容器502并联连接的匹配以及平衡电路504、以及供电/受电电缆505，而与发送/接收单元503连接。虽然在图5中，供电/受电电缆505被描绘成I条粗线，但通常是同轴电缆等的由直流绝缘的2条导体构成的线缆。如图2以及图3所示，在由多个迂回线211来构成带状导体201的情况下，与发送/接收单元503连接的连接部的电路也和图5所示的例子相同。即，帯状导体201介由在连接点302上与电容器502并联连接的匹配以及平衡电路504以及供电/受电线缆505而与发送/接收单元503连接。在本实施方式中，通过如图5所示的构成电路，带状导体201能作为天线200进行动作。使用图6来说明图5所示的天线进行动作时的动作原理。图6是为了简单而从图5省略了筒状导体202而得到的图。带状导体201以由带状导体201的整体的长度和电容器502所決定的共振频率来进行共振。若从发送/接收单元503对带状导体201提供共振频率的交流电力，则在带状导体201流过电流。该电流在周围作出磁场，该磁场的大小决定作为MRI装置100的天线200的灵敏度。另外，在图6中，省略了图5中所描绘的供电/受电电缆505、匹配以及平衡电路504。
在图6中蜿蜒的迂回线211的蜿蜒的宽度W604在决定整体的带状导体201的长度上是重要的长度的參数。若使宽度W604较大，则带状导体201的整体的长度变长，能将共振的频率设定得较低。另外，不仅蜿蜒的宽度W604，蜿蜒的形状、蜿蜒的折弯的次数、在椭圆筒的轴方向上迂回线211所延伸的长度等都是与带状导体201的整体的长度相关的參数。在图6中说明了带状导体201中所流过的电流在ー个方向上没有电流的节点的情况。这种情况下，在带状导体201上，半波长的电磁波进行共振。对在带状导体201中流过电流的情况的电流分布予以考虑。由于带状导体201的两端603没有连在任何地方那个，因此，该两端的电流为零。若观察某一瞬间，则在带状导体201的中心附近流过较大的电流(箭头601，越行进到端部，电流的大小就越变小(箭头602)。在图6中用箭头的大小示意性示出了电流的大小。下面的本说明书中都是这样。作为天线，更大的电流(箭头601)的附近的区域具有良好的灵敏度。 知道作为整体的节点的数量能在对带状导体的频率的调整时起到作用。因此，使用数学式(M+l) XN-1来计算这种情况下的呈现在一个相连的带状导体201整体上的节点的数量。在此，N是构成I个带状导体201的迂回线211的数量，M是存在于I个迂回线211上的电流的节点的数量(其中两端的节点除外)。由于在具有I条没有折回的路径(迂回线211)的带状导体201 (N = I)中存在0个节点(M = 0)，因此，在带状导体201的路径内部呈现的电流分布的节点的合计的数量成为(0+1) Xl-1 = O。在图7中示出了与图6相同构成的带状导体201，但在流过带状导体201的电流中呈现出I个节点的情況。在图7的示例中，由于带状导体201的整体的长度与设置在间隙501的电容器的值的关系，在带状导体201的中心附近701造成电流的节点。这种情况下，在带状导体201中，I波长的电磁波进行共振。某瞬间流过的电流在带状导体201的下半部分成为向上(箭头703)，在上部部分成为向下(箭头702)。在节点701的部分不流过电流，在节点701中流过带状导体201的电流的方向发生逆转。作为天线而灵敏度较高的部分是电流较大地流过的部分。在图7所示的示例中，较大的箭头702以及703所示的部分、即带状导体201的上下两处是灵敏度较佳的部分。在带状导体201的中心的节点701的附近，在这种情况下不具有灵敏度。与图6和图7的两个构成相比，通常较多地使用灵敏度的均匀性良好的图6的没有节点的部分，但因情况而定，也有特意使用图7那样具有节点的构成的情況。在图7所示的带状导体201中，使用前述的数学式(M+l) XN-1来计算呈现在I个相连的带状导体201整体上的节点的数量。在具有I条没有折回的路径的带状导体201 (N=I)中，由于存在I个节点(M = I)，因此呈现在带状导体201的路径内部的电流分布的节点的合计的数量为(1+1) Xl-1 = I。在图8中示出了用3个迂回线211来构成I个带状导体201的示例。在图8所示的带状导体201中，将相互相邻的迂回线211连起来的2个导体301中各自存在I个电流的节点801。全部的电流的节点的数量为从迂回线211的数量中减去I后得到的数值，即3-2 = I 个。在图5到图7中，以电容器的符号来图示了配置在间隙501的电容器502，在图8中用黒点来表示电容器803。在图8中示出了电容器803除了在供电点的间隙501以外还进行了大量的配置的情况的示例。由于流过导体的交流电流在通过电容器时其相位发生变化，因此，通过配置电容器803能实现有实效地缩短迂回线211的长度的效果。S卩，在带状导体201整体的长度过长而导致其共振频率相对于期望的共振频率较低的情况下，能通过配置电容器803来提高共振频率，从而使其与期望的频率一致。若从与配置于间隙501的电容器803并联设置的发送/接收单元503提供共振频率的电カ，则在带状导体201感应的电流成为箭头802那样，在某瞬间的电流的方向成为与3个迂回线211相同的方向。在带状导体201为图8所示的构成的情况下，由于在3个迂回线211流过的电流的方向是相同的方向，因此电流所作出的磁场彼此补强，提高的天线200的灵敏度。另外，与带状导体201是图6所示的构成的情况相比，有能在图8在左右方向的宽的体积区域具有灵敏度这样的优点。在图8所示的例子中，使用前述的数学式(M+l) XN-1来计算呈现在I个相连的带状导体的整体上的节点的数量。由于具有3条折回的路径(迂回线211)的带状导体201 (N=3)中存在0个节点(M = 0)，因此，在带状导体201的路径内部所呈现的电流分布的节点的合计数量为(0+1) X3-1 = 2。在图2中，作为一例，例示了由4个带状导体201构成的天线200，在图9中，示出了使用5个带状导体201来构成作为RF线圈103用的天线200的例子。如此，在一个天线200中所使用的带状导体201的数量并不限于4，能是I个以上的个数。
另外，在图5中说明的发送/接收单元503与每个带状导体201连接。因而，如图2所例示那样，在带状导体201为4套的情况下需要设置4处。在带状导体201例如为N(N为I以上的自然数)套的情况下需要设置N处。因而，图9所示的例子中，具有5处发送/接收单元503。在图3中存在4处的端ロ 302的端ロ间的耦合值一般期望在_ (负号)15分贝(dB)以下。并且，端ロ间的耦合值能通过将相互相邻的带状导体201的间隔隔开等而减小。根据电磁场计算模拟，图3中例示的天线200中的相邻的端ロ 302之间的耦合值为-11到_16dB程度。因此，本实施方式的天线200即便不做什么改动也能作为4信道输入输出的天线而使用。在将天线200作为4信道输入输出的天线来使用的情况下，在特别是将其作为核磁共振用的天线来使用的情况下，存在有在椭圆筒内部生成圆偏振波而会使效率较高的情况。例如，将4个信道按照顺时针定位为信道1、2、3、4。然后，在对信道I供电的电力的相位为0度的情况下，若对信道2、3、4分别提供90度、180度、270度的相位的电力，则能激发顺时针的圆偏振波。另外，供电点(端ロ)302之间的耦合的程度用S參数的透射系数来表示。另外，S參数由分别表示供电点和供电点之间的电磁波的通过、反射特性的透射系数以及反射系数构成，能使用网络分析器等的测定设备来进行測定。
例如，在本实施方式的图3中所例示的天线200中，若将4个供电点302分别沿着周方向依次设为端ロ1、端ロ 2、端ロ 3、端ロ 4，则端ロ n(n= I 4)的反射系数记载为Snn、从端ロ n向端ロ m(m = I 4)的透射系数记载为Smn。若对端ロ I提供电カ(电流)，贝!J将向端ロ 2流出较多的电流的情况称为端ロ I和端ロ 2之间的耦合较大，表示该流出的程度的大小(耦合的值)的数值即为透射系数S21。若两端ロ间的耦合较大，则在端ロ 1，与收发线缆连接的带状导体(下面称作属于端ロ I的带状导体)201提供的电カ(电磁波)中，透过到属于端ロ 2的带状导体201的量増加，天线200的效率变差。同样地，在对端ロ I提供电カ(电流)的情况下，由于反射而无法提供到属于端ロI的带状导体201的量较多的情况也会导致天线200的效率变差。表示该反射量的多少的数值是反射系数S11。如上所述，本实施方式的天线200通过该构成，能抑制耦合值(透射系数)，能維持天线200的效率。此外，也可以还抑制反射系数，进ー步提高效率地构成。为了将其实现，在将天线200与MRI装置100连接来进行拍摄时，为了进行天线200的阻抗与收发线缆106的阻抗的阻抗匹配，添加图5中的匹配以及平衡电路504。例如，以使用频率(例如3特斯拉下的氢原子核的磁共振频率128MHz)来使天线200的阻抗Za与供电电缆(收发线缆)505的特性阻抗Zc (例如50 Q )匹配。于是，能降低S參 数中的反射系数，能提高作为天线的效率。具体地，例如，在上述的示例的情况下，能将端ロ I的反射系数Sll例如设为-15dB以下。图10示出和与图5所示的发送/接收单元503的连接方法不同的连接方法。在图10所示的示例中，配置2个分别连接带状导体201的两端的点603和筒状导体202之间的电容器1001。将发送/接收单元503与该2个电容器1001的其中一方并联连接。通过设为这样的电路构成，带状导体201也能作为天线200来进行动作。一般，如此地设置在迂回线211和筒状导体202之间的电容器1001与在图8中说明的电容器803相反，有具有实效地延长迂回线211的效果。因此，图10所示的构成是在迂回线211的长度不能取太长的情况下为有效的情況。另外，在图10中，发送/接收单元503与2个电容器1001的其中一方并联连接，但也可以如图5所示那样，保持与迂回线211的中途的电容器502并联连接不变而不将发送/接收单元503与电容器1001连接来构成。在图8中，使3条迂回线211以相互相邻的端彼此连接在I处，从而构成折回2次的I条带状导体201，但也能如图11所示那样，将相互相邻的迂回线211的端彼此连接在2处，从而构成带状导体。在图11中，使4条迂回线211分别与相邻的迂回线211在2处进行连接，从而构成带状导体201b作为整体。其中，如此构成的带状导体201b就不再是连起来成I条导体了。但是，在带状导体201b中，若将与迂回线211的间隙501连接的电容器803选择为适当的大小，且将供电单元503与该电容器803连接，则与图8的例子相同，存在在各个迂回线211中流过相关方向的电流的情况，图11所示的构成也能作为图8所示例子的派生型的天线来使用。另外，本实施方式的天线200的筒状导体202也可以以薄片状素材以外来形成。例如，也可以通过铜、不锈钢等的金属网来构成。使用金属网来构成的情形不会损害筒状导体202作为接地面的功能。另外，在筒状导体202按照能在其椭圆筒整体流过数kHz以下的较低的交流的方式来形成的情况下，有时会流过MRI装置100的倾斜磁场电源109引起的涡电流。为了防止该涡电流，也可将筒状导体202分割得到的与该椭圆筒轴平行的长条状的椭圆筒侧面按照多个相互相邻的方式进行排列，将它们之间以数百PF的电容的大小的电容器连起来的构造。另外，在如图3所示那样用4套带状导体来构成本实施方式的天线200的情况下，如上所述，供电点302有4处。因此，在进行拍摄时，从发送接收机104向4处的供电点302提高电磁波。这种情况下，也可以构成为对4处供电点302提供相同波形且相位偏离了的电磁波，也可以提供完全不同的波形的电磁波。另外，在图3那样的4信道的天线的情况下，通过添加对相对置的2个供电点赋予振幅相同但相位差总为180度的不同波形的电路，降低的相位振幅的自由度并将2个供电点综合为I个供电点，还能使作为整体而具有的4个信道当作进行了综合后的2信道的天线来进行动作。如以上说明，在本实施方式中，在具备中空形状的外部导体、沿着外部导体配置于轴方向上的带状导体的RF线圈中，不等间隔地配置构成带状导体的迂回线和外部导体的间隔，来确保内部空间。其中，为了在RF线圈的中心部分得到均匀的灵敏度，用连接起来的N个迂回线来构成带状导体，按照在天线的共振频率下，将M设为0和I以上的自然数，使带状导体具有(M+l) XN-1个节点的方式来调整带状导体的长度。通过如此构成，根据本实施方式，在隧道型MRI装置100中，不用増大MRI装置100的制造成本，另外，不用牺牲性能，就能确保舒适的检查空间。《第2实施方式》接下来，说明应用本发明的第2实施方式。本实施方式的MRI装置基本具有与第I实施方式的MRI装置100相同的构成。其中，在本实施方式中，作为RF线圈103，在第I实施方式的天线200的基础上添加了新的构成，谋求进一歩降低耦合值，提高效率。下面，以本实施方式的天线200b的 与第I实施方式的天线200不同的构成为主线来进行说明。在图12中示出了本实施方式的天线200b的外观图。在此，与第I实施方式的图2所例示的天线200相同,例示了具备4套带状导体201的情况。另外，在图12中,仅图示了 4个供电端ロ 302中的下半部分的2个端ロ。将这2个端ロ沿着周方向依次设为端ロ1、端ロ 2。如图12所示，本实施方式的天线200b在图示的2个带状导体201之间具备与椭圆筒的中心轴在相同方向上行进的导体1201。导体1201配置在从筒状导体202的内侧空出了规定的距离的位置。另外，本实施方式的天线200b具备在2处连接导体1202的两端和筒状导体202的电容器1202。导体1201、2个电容器1202、以及筒状导体202构成环路。通过在该环路流过电流而使端ロ 1-2之间的耦合发生变化。通过适当地选择电容器1202的值，则能抑制端ロ间的耦合。另外，导体1201和2个电容器1202配置在各相邻的带状导体201之间。因此，根据本实施方式，除了能在第I实施方式得到的效果以外，还能进一歩地降低透射系数。因此，能得到进ー步提高了效率的天线。另外，降低端ロ间的耦合的方法并不限于上述方法。能应用一般所使用的各种手法。〈实施例〉在将图2所示的第I实施方式的天线200用作磁场强度3特斯拉的MRI装置(后面称作3特斯拉的MRI装置)的躯干用天线的情况下，在下面示出实施例。在此，拍摄对象核种类为氢原子核。在本实施例中，将由具有数十到数百微米厚度的铜薄片或者铜网形成的筒状导体202粘贴到由FRP形成的筒状的筐体的内壁，形成椭圆筒状导体部。设形成的椭圆筒状导体部的长轴的长度为594晕米，短轴的长度为520晕米，椭圆筒的长度为1000晕米。带状导体201设置在筒状导体202内部，设置在比起筒状导体202的长轴短10毫米、短轴短50毫米的椭圆筒的面上。设置的各带状导体201的宽度为10mm，迂回线211的长度中的在椭圆筒轴方向的长度从一端到另一端是670毫米，迂回线211的左右宽度W604为38毫米。其中，从带状导体201的两端起在120毫米和240毫米附近设置间隙501，分别插入IOOpF的电容器502并连接。带状导体201由3条迂回线211构成。带状导体201如图2以及图3那样配置4个。另外，在各带状导体201中，与最靠近端部且靠近天线200的上下部分的电容器502并联地连接收发线缆505。关于具有以上构成的天线200，进行电磁场模拟。首先，ー边将介由收发线缆505而提供的电磁波的频率进行变更，一边来测定天线200的阻抗Z。其结果，阻抗Z较高的共振峰值呈现在3特斯拉的MRI装置100中所使用的频率即128MHz (3特斯拉中的氢原子核的磁共振频率)附近。因此，上述实施方式的天线200示出了在128MHz附近进行共振。接下来，调查具有上述构成的天线200的灵敏度分布。在此，通过电磁场模拟来求取在4个供电点302上，在上述频率下，提供強度相同仅相位分别为O、90、180、270度而不同的电磁波的情况下的天线200的中心部分的灵敏度。另外，在此，作为被检体112，在计算机上模拟了体重65kg的男性的组织组成的模型，并将其置于天线200的内部。若将在中心部分与椭圆筒轴垂直的截面上的灵敏度利用在设整体的输入功率为I瓦特的情况下的产生磁场即微特斯拉的単位来表现时，则在本实施方式的天线200的椭圆筒中心产生0. 19微特斯拉的磁场。由此，示出了能得到使用一般的MRI装置来进行检查所必须的范围内必要充分的灵敏度。以上，根据第I实施方式的图2所示的天线200，能提供如下的天线与现有型的天线相比，在灵敏度分布的点上毫不逊色，且维持外径并能确保宽阔的内部空间。因此，根据上述各实施方式，能提供如下的MRI用RF线圈不提高成本，維持必要的性能，对为了接受检查而进入到其内部的人而言舒适。另外，上述各实施方式的天线不仅能用在MRI装置的RF线圈103中，还能应用在使用具有数MHz到数GHz的频率的电磁波的所有的设备中。符号的说明100 :MRI 装置101 :磁铁 102:倾斜磁场线圈
103:RF 线圈104:发送接收机105:数据处理部106:收发线缆107:倾斜磁场控制线缆108 :显示装置109:倾斜磁场电源111 :床112:被检体200 :天线200b :天线201 :带状导体201b :带状导体 202 :筒状导体211 :迂回线211a:迂回线211b:迂回线211c:迂回线301 :将迂回线相连的导体302:连接点501:间隙502:电容器503:发送/接收单元504:匹配以及平衡电路505:供电/受电电缆601 :表示电流的箭头602:表示电流的箭头603:带状导体的端部604:迂回线的蜿蜒宽度701:电流的节点702:表示电流的箭头703:表示电流的箭头801:电流的节点802:表示电流的箭头1001:电容器1201 :导体I2O2:电容器
权利要求
1.一种天线装置，是在信号的发送以及/或者接收中使用的天线装置，其特征在于，具备中空的筒状导体；I个或多个带状导体；I个以上的电容器，其将设置于所述带状导体的I个以上的间隙串联连接；和连接单元，其与所述电容器中的I个并联连接，且将该天线装置与发送以及/或者接收所述信号的收发单元连接，所述带状导体与所述筒状导体的内侧表面保持距离，且以蜿蜒或直线形状配置在与所述筒状导体的中心轴大致平行行进的路径上，所述带状导体的长度按照在所述信号的频率进行共振的方式来进行调整，共振时呈现在所述带状导体的路径内部的电流分布的节点为O或I以上的自然数。
2.一种天线装置，是在信号的发送以及/或者接收中使用的天线装置，其特征在于，具备中空的筒状导体；I个或多个带状导体；I个以上的电容器，其将设置于所述带状导体的I个以上的间隙串联连接；和连接单元，其与所述电容器中的I个并联连接，且将该天线装置与发送以及/或者接收所述信号的收发单元连接，所述带状导体具备路径部，该路径部与所述筒状导体的内侧表面保持距离，在该筒状导体的周方向上相互隔开距离地配置有N条，通过导体将一方的端部与相邻的路径部的端部连接起来，以使得作为整体成为折回的I条带状导体，所述路径部以蜿蜒或者直线形状与所述筒状导体的中心轴大致平行地行进，所述带状导体的整体的长度按照在所述信号的频率进行共振的方式来进行调整， 共振时呈现在所述带状导体的所述N条的路径部内部的电流分布的节点的数量的和为(M+l) XN-1个，其中，M为O或I以上的自然数。
3.根据权利要求2所述的天线装置，其特征在于，所述筒状导体与所述N条的路径部的中的各个路径部之间的距离不恒定。
4.一种天线装置，是在信号的发送以及/或者接收中使用的天线装置，其特征在于，具备中空的筒状导体；I个或多个带状导体；I个以上的电容器，其将设置于所述带状导体的I个以上的间隙串联连接；和连接单元，其具备连接所述带状导体的两端部分和所述筒状导体的2个电容器，并与所述I个以上的电容器以及所述2个电容器中的任一者并联连接，将该天线装置与发送以及/或者接收所述信号的收发单元连接，所述带状导体具备路径部，该路径部与所述筒状导体的内侧表面保持距离，在该筒状导体的周方向上相互隔开距离地配置有N条，通过导体将在一方的端部与相邻的路径部的端部连接起来，以使得作为整体成为折回的I条带状导体，所述路径部以蜿蜒或者直线形状与所述筒状导体的中心轴大致平行地行进，所述带状导体的整体的长度按照在所述信号的频率进行共振的方式来进行调整， 共振时呈现在所述带状导体的所述N条的路径部内部的电流分布的节点的数量的和为(M+l) XN-1个，其中，M为O或I以上的自然数。
5.一种天线装置，是在信号的发送以及/或者接收中使用的天线装置，其特征在于，具备中空的筒状导体；I个或多个带状导体；I个以上的电容器，其将设置于所述带状导体的I个以上的间隙串联连接；和连接单元，其与所述电容器中的I个并联连接，且将该天线装置与发送以及/或者接收所述信号的收发单元连接，所述带状导体，所述带状导体具备路径部，该路径部与所述筒状导体的内侧表面保持距离，且在该筒状导体的周方向上相互隔开距离地配置有N条，在该路径部的两端分别与相邻的路径部的两端连接，所述路径部以蜿蜒或者直线形状与所述筒状导体的中心轴大致平行地行进，所述带状导体的整体的长度按照在所述信号的频率进行共振的方式来进行调整， 共振时呈现在所述带状导体的所述N条的路径部内部的电流分布的节点的数量的和为(M+l) XN-1个，其中，M为O或I以上的自然数。
6.根据权利要求1所述的天线装置，其特征在于，所述带状导体为多个，所述天线装置具备导体，其与所述筒状导体的中心轴大致平行地行进，在所述筒状导体的内侧与该筒状导体的内侧表面保持距离，且配置于相邻的2个带状导体之间；和 2个电容器，其在所述导体的两端，连接该导体和所述筒状导体，通过调整所述电容器的电容，来抑制夹着所述导体的2个带状导体之间的电磁耦合。
7.根据权利要求2所述的天线装置，其特征在于，所述带状导体为多个，所述天线装置具备导体，其与所述筒状导体的中心轴大致平行地行进，在所述筒状导体的内侧与该筒状导体的内侧表面保持距离，且配置于相邻的2个带状导体之间；和 2个电容器，其在所述导体的两端，连接该导体和所述筒状导体，通过调整所述电容器的电容，来抑制夹着所述导体的2个带状导体之间的电磁耦合。
8.根据权利要求4所述的天线装置，其特征在于，所述带状导体为多个，所述天线装置具备导体，其与所述筒状导体的中心轴大致平行地行进，在所述筒状导体的内侧与该筒状导体的内侧表面保持距离，且配置于相邻的2个带状导体之间；和 2个电容器，其在所述导体的两端，连接该导体和所述筒状导体，通过调整所述电容器的电容，来抑制夹着所述导体的2个带状导体之间的电磁耦合。
9.根据权利要求5所述的天线装置，其特征在于，所述带状导体为多个，所述天线装置具备导体，其与所述筒状导体的中心轴大致平行地行进，在所述筒状导体的内侧与该筒状导体的内侧表面保持距离，且配置于相邻的2个带状导体之间；和 2个电容器，其在所述导体的两端，连接该导体和所述筒状导体，通过调整所述电容器的电容，来抑制夹着所述导体的2个带状导体之间的电磁耦合。
10.根据权利要求1所述的天线装置，其特征在于，所述筒状导体是圆筒状导体。
11.根据权利要求2所述的天线装置，其特征在于，所述筒状导体是圆筒状导体。
12.根据权利要求4所述的天线装置，其特征在于，所述筒状导体是圆筒状导体。
13.根据权利要求5所述的天线装置，其特征在于，所述筒状导体是圆筒状导体。
14.根据权利要求1所述的天线装置，其特征在于，所述筒状导体是椭圆筒状导体。
15.根据权利要求2所述的天线装置，其特征在于，所述筒状导体是椭圆筒状导体。
16.根据权利要求4所述的天线装置，其特征在于，所述筒状导体是椭圆筒状导体。
17.根据权利要求5所述的天线装置，其特征在于，所述筒状导体是椭圆筒状导体。
全文摘要
提供在隧道型MRI装置中，在不增大MRI装置的制造成本，且不牺牲性能的基础上确保舒适的检查空间的技术。在具备中空形状的外部导体、和沿着外部导体配置在轴方向上的带状导体的RF线圈中，不等间隔地配置构成带状导体的迂回线和外部导体之间的间隔，从而确保内部空间。其中，为了在RF线圈的中心部分得到均匀的灵敏度，由连接起来的N个迂回线来构成带状导体，按照在天线的共振频率下，在设M为0和1以上的自然数时，使带状导体具有(M+1)×N-1个节点的方式来调整带状导体的长度。
文档编号A61B5/055GK103037765SQ20118000787
公开日2013年4月10日 申请日期2011年1月21日 优先权日2010年2月26日
发明者羽原秀太, 尾藤良孝, 越智久晃, 五月女悦久, 土畑正良, 高桥哲彦, 竹内博幸 申请人:株式会社日立医疗器械