JP2865375B2 - Quadrature coil device - Google Patents
Quadrature coil deviceInfo
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Description
【発明の詳細な説明】 [発明の目的] (産業上の利用分野) この発明は磁気共鳴映像(MRI)装置に用いられる高
周波パルスの送信、および磁気共鳴信号の受信のための
クアドラチャコイル装置に関する。DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION [Object of the Invention] (Industrial application field) The present invention relates to a quadrature coil device for transmitting a high-frequency pulse and receiving a magnetic resonance signal used in a magnetic resonance imaging (MRI) device. About.
(従来の技術) 一般に、クアドラチャコイルをMRI装置で高周波パル
スの送信のために使えば、完全な円偏波を発生すること
ができるので、送信のための電力を約半分に低減できる
ことが理論上知られている。また、磁気共鳴信号の受信
に使えば、S/N比が 向上することも知られている。また、クアドラチャコイ
ルによる送受信を行なえば、高周波パルスのペネトレー
ションに起因する画像の感度ムラを改善できることも知
られている。このようなクアドラチャコイル装置の従来
例として、ジャーナル・オブ・マグネティック・レゾナ
ンス(Journal of Magnetic Resonance)69,236−242
(1986)に記載のアルダーマン・グラント(Alderman−
Grant)型の成人頭部用クアドラチャコイルがある。第1
0図(a)にその斜視図、同図(b)に等価回路図を示
す。この従来例は、2つのガードリング4a,4bと、その
外側に設けられた4つの電極2a,2b,2c,2dからなるスロ
ッテッドチューブレゾネータ2からなる。各電極はガー
ドリングに沿った円弧状の2つのウィングと、Z方向に
沿って配設され2つのウィング間を接続するコンダクタ
・バンドとからなる。隣接する電極のウィング間には共
振周波数を調整するためのチューニングコンデンサ6が
接続される。(Prior art) In general, if a quadrature coil is used for transmitting high-frequency pulses with an MRI device, perfect circularly polarized waves can be generated, so it is theoretically possible to reduce power for transmission by about half. Is known. Also, if used for receiving magnetic resonance signals, the S / N ratio It is also known to improve. It is also known that transmission and reception using a quadrature coil can improve sensitivity unevenness of an image due to penetration of a high-frequency pulse. As a conventional example of such a quadrature coil device, there is a Journal of Magnetic Resonance 69,236-242.
(1986) Alderman Grant
Grant) type adult head quadrature coil. First
FIG. 0 (a) shows a perspective view thereof, and FIG. 0 (b) shows an equivalent circuit diagram. This conventional example comprises a slotted tube resonator 2 composed of two guard rings 4a, 4b and four electrodes 2a, 2b, 2c, 2d provided outside thereof. Each electrode comprises two arc-shaped wings along the guard ring and a conductor band arranged along the Z direction and connecting the two wings. A tuning capacitor 6 for adjusting the resonance frequency is connected between the wings of the adjacent electrodes.
等価回路において、GTはチューニングコンデンサであ
る。1つおきのコイル2a,2cにXチャンネル用の給電点X
1,X2が接続され、残りのコイル2b,2dにYチャンネル用
の給電点Y1,Y2が接続される。各給電点X1,Y1,X2,Y2に接
続される同軸ケーブルの内側導体はマッチングコンデン
サCMを介して50Ωに整合され、各電極のウィングに接続
される。各給電点に接続される同軸ケーブルの外側導体
は、給電点X2についてのみ図示するように、一方のガー
ドリングに接続される。また、マッチングコンデンサCM
とウィングとの接続点はXチャンネルの共振周波数を微
調するためのトリミングコンデンサCTRを介して他方の
ガードリングに接続される。In the equivalent circuit, GT is a tuning capacitor. Feed point X for X channel to every other coil 2a, 2c
1, X 2 are connected, the remaining coil 2b, the feed point Y 1, Y 2 for Y channel is connected to 2d. The inner conductor of the coaxial cable connected to the feeding point X 1, Y 1, X 2 , Y 2 is matched to 50Ω through a matching capacitor C M, is connected to the wings of each electrode. Outer conductor of the coaxial cable connected to the feeding point, only as illustrated for the feeding point X 2, is connected to one of the guard rings. Also, the matching capacitor C M
Wing and the connection point via a trimming capacitor C TR for fine tuning the resonant frequency of the X-channel is connected to the other of the guard ring and.
この従来例は、60MHzで動作させた場合、X、Yチャ
ンネル間のアイソレーションは38dBと良好であるが、共
振周波数のずれはトリミングコンデンサCTRを可変して
も約1%以下にはできなかったことが報告されている。
これは、給電点X1、X2,Y1,Y2に単純に90゜ハイブリッド
に駆動回路を接続しても、X、Yチャンネルのコンダク
タ・バンド間の相互インダクタンスによる磁気的相互結
合のため、X、Yチャンネルが独立に共振できないため
である。このため、この従来例は完全なクアドラチャコ
イルを実現できなかった。In this conventional example, when operated at 60 MHz, the isolation between the X and Y channels is as good as 38 dB, but the deviation of the resonance frequency cannot be reduced to about 1% or less even if the trimming capacitor CTR is varied. Has been reported.
This is because even if the drive circuit is simply connected to the 90 ° hybrid at the feeding points X 1 , X 2 , Y 1 , and Y 2 , the magnetic mutual coupling due to the mutual inductance between the conductor bands of the X and Y channels occurs. , X, and Y channels cannot resonate independently. For this reason, this conventional example cannot realize a complete quadrature coil.
(発明が解決しようとする課題) この発明の目的は、直交する2チャンネルの電極間の
磁気的相互結合をキャンセルでき、両チャンネルの共振
回路を独立に動作させることができ、両チャンネル間の
共振周波数を一致させることができるクアドラチャコイ
ル装置を提供することである。(Problems to be Solved by the Invention) An object of the present invention is to cancel magnetic mutual coupling between electrodes of two orthogonal channels, to operate resonance circuits of both channels independently, and to realize resonance between two channels. An object of the present invention is to provide a quadrature coil device capable of matching frequencies.
[発明の構成] (課題を解決するための手段) この発明によるクアドラチャコイル装置は、2つのガ
ードリングと、それぞれがガードリングの外側でガード
リングに沿って配置された4つの電極とを具備し、隣接
するいずれか2つの電極にそれぞれ第1、第2チャンネ
ルの給電点が接続されるクアドラチャコイル装置におい
て、給電点が接続される電極とガードリングとの間に共
振周波数の調整用のチューニングコンデンサを設け、各
電極の間に第1、第2チャンネル間の相互インダクタン
スをキャンセルさせるための中和コンデンサを設けたこ
とを特徴とする。[Configuration of the Invention] (Means for Solving the Problems) A quadrature coil device according to the present invention includes two guard rings and four electrodes each arranged along the guard ring outside the guard ring. Then, in the quadrature coil device in which the feeding points of the first and second channels are connected to any two adjacent electrodes, respectively, a resonance frequency adjusting device is provided between the guard ring and the electrode to which the feeding point is connected. A tuning capacitor is provided, and a neutralizing capacitor for canceling mutual inductance between the first and second channels is provided between the electrodes.
(作用) この発明によれば、2チャンネルの電極間の磁気的相
互結合をキャンセルでき、両チャンネルの共振回路を独
立に動作させることができるので、両チャンネル間の共
振周波数を一致させることができる。(Operation) According to the present invention, the magnetic mutual coupling between the electrodes of the two channels can be canceled, and the resonance circuits of both channels can be operated independently, so that the resonance frequencies of both channels can be matched. .
(実施例) 以下図面を参照してこの発明によるクアドラチャコイ
ル装置の実施例を説明する。第1図(a)、(b)は第
1実施例の斜視図、等価回路図である。同図(a)で
は、一方のガードリング10はそれぞれ4つの部分10a,10
b,10c,10dに分割され、それらの間に中和用のコンデン
サCN,CN′が接続される。ここで、中和とは、両チャン
ネルの回路が磁気的に相互結合せずに独立して共振する
ことであり、直交化とも呼ばれる。なお、中和コンデン
サは調整の便宜上、CN′は一定とし、CNを可変コンデ
ンサとする。しかしながら、全部の中和コンデンサを可
変コンデンサとしてもよい。Embodiment An embodiment of a quadrature coil device according to the present invention will be described below with reference to the drawings. 1 (a) and 1 (b) are a perspective view and an equivalent circuit diagram of the first embodiment. In FIG. 1A, one guard ring 10 has four portions 10a and 10a, respectively.
b, 10c, and 10d, and neutralizing capacitors C N and C N ′ are connected therebetween. Here, neutralization means that the circuits of both channels resonate independently without being magnetically coupled to each other, and are also called orthogonalization. Note that, for convenience of adjustment, the neutralizing capacitor has a constant C N ′ and a variable capacitor C N. However, all the neutralizing capacitors may be variable capacitors.
ガードリング10a,10bとコンダクタ・バンド14a,14bと
の間には共振周波数を調整するためのチューニングコン
デンサCTA,CTBが接続される。電極14aとガードリング10
aはそれぞれマッチングコンデンサCMA,CMAを介してXチ
ャンネルの給電点16に接続される同軸ケーブルの中心導
体、外部導体に接続される。コンダクタ・バンド14bと
ガードリング10bはそれぞれマッチングコンデンサCMB,C
MBを介してYチャンネルの給電点18に接続される同軸ケ
ーブルの中心導体、外部導体に接続される。COA,COBは
チューニングのために使われる固定コンデンサである。Tuning capacitors C TA and C TB for adjusting the resonance frequency are connected between the guard rings 10a and 10b and the conductor bands 14a and 14b. Electrode 14a and guard ring 10
a center conductor of the coaxial cable connected to the matching capacitor C MA, the feeding point 16 of the X-channel via the C MA respectively, are connected to the outer conductor. Conductor band 14b and guard ring 10b are matched capacitors C MB and C MB respectively.
It is connected to the center conductor and the outer conductor of the coaxial cable connected to the feeding point 18 of the Y channel via the MB . C OA and C OB are fixed capacitors used for tuning.
先ず、第1図(b)に示す等価回路を得る過程を第2
図から第7図を参照して説明する。First, the process of obtaining the equivalent circuit shown in FIG.
This will be described with reference to FIGS.
第2図は第10図(b)に示した従来例から中和には直
接関係がないマッチングコンデンサCM、トリミングコン
デンサCTRを省略して書き直した等価回路図である。上
下の二重円の内側のインダクタンスのみからなる円がガ
ードリング、外側のインダクタンスとチューニングコン
デンサCTからなる円がウィング、上下のウィング間を接
続するインダクタンスLA,LB,LA′,LB′からなる部分が
コンダクタ・バンドである。ウィングとガードリングの
間に破線で示すように接続されるキャパシタは寄生容量
である。第2図では、便宜上、チャンネルX,Yはチャン
ネルA,Bに置き換えられている。Z1〜Z8,ZA,ZA′,ZB,
ZB′はインピーダンスを示す。FIG. 2 is an equivalent circuit diagram rewritten from the conventional example shown in FIG. 10 (b) by omitting the matching capacitor C M and the trimming capacitor CTR which are not directly related to neutralization. The circle consisting of only the inner inductance of the upper and lower double circles is the guard ring, the circle consisting of the outer inductance and the tuning capacitor C T is the wing, and the inductances L A , L B , L A ′, L connecting between the upper and lower wings The portion consisting of B 'is the conductor band. A capacitor connected between the wing and the guard ring as shown by a broken line is a parasitic capacitance. In FIG. 2, channels X and Y are replaced with channels A and B for convenience. Z 1 to Z 8 , Z A , Z A ′, Z B ,
Z B ′ indicates impedance.
第2図の回路を簡単にするために、クアドラチャコイ
ルの性質を利用する。すなわち、Aチャンネルのコンダ
クタ・バンドZA,ZA′に流れる電流は互いに等しく、I1
であるとし、同様に、Bチャンネルのコンダクタ・バン
ドZB,ZB′に流れる電流も互いに等しく、I2であるとす
る。この条件を使って、第2図を書き直すと、第3図に
示す等価回路図が得られる。ここで、E0は独立電源であ
る。To simplify the circuit of FIG. 2, the properties of the quadrature coil are used. That is, the currents flowing in the conductor bands Z A and Z A ′ of the A channel are equal to each other, and I 1
Similarly, it is assumed that the currents flowing in the conductor bands Z B and Z B ′ of the B channel are also equal to each other and are I 2 . When FIG. 2 is rewritten using these conditions, an equivalent circuit diagram shown in FIG. 3 is obtained. Here, E 0 is an independent power supply.
一般に、相互インダクタンスには可逆性があり、Mij
=Mjiが成立するので、第3図におけるAチャンネル側
の従属電源をまとめると、次のようになる。In general, mutual inductance is reversible, and M ij
= M ji holds, the following is a summary of the dependent power supplies on the A channel side in FIG.
トータルのAチャンネル側従属電源 =jωMAA′I1−jω(MAB′−MAB)I2 +jω(MA′B′−MA′B)I2−jωMA′AI1 =jω(MAB−MAB′−MAB′+MA′B′)I2 …(1) 同様に、第3図におけるBチャンネル側の従属電源を
まとめると、次のようになる。Total A channel side sub power supply = jωM AA 'I 1 -jω ( M AB' -M AB) I 2 + jω (M A'B '-M A'B) I 2 -jωM A'A I 1 = jω ( M AB −M AB ′ −M AB ′ + MA′B ′ ) I 2 (1) Similarly, the dependent power supplies on the B channel side in FIG. 3 are summarized as follows.
トータルのBチャンネル側従属電源 =jωMB′BI2−jω(MB′A−MB′A′)I1 +jω(MBA−MBA′)I1−jωMBB′I2 =jω(MAB−MA′B−MAB′+MA′B′)I1 …(2) (1)、(2)式において、M≡MAB−MA′B−M
AB′+MA′B′(コイルの幾何学的配置の誤差から生
じる相互インダクタンス)とおくと、(1)、(2)式
は次のように書き直すことができる。Total B channel side dependent power supply = jωM B′B I 2 −jω ( MB′A − MB′A ′ ) I 1 + jω (M BA −M BA ′ ) I 1 −jωM BB ′ I 2 = jω ( M AB −MA′B −M AB ′ + MA′B ′ ) I 1 (2) In the equations (1) and (2), M≡M AB −MA A′B −M
AB ' + M A'B' (mutual inductance resulting from an error in the geometrical arrangement of the coils), the equations (1) and (2) can be rewritten as follows.
トータルのAチャンネル側従属電源 =jωMI2 …(3) トータルのBチャンネル側従属電源 =jωMI1 …(4) (3)、(4)式を用いると第3図を第4図のように
書き直すことができる。第4図において、ノードN1,N2
間の電圧、ノードN5,N6間の電圧に着目すると、次式が
得られる。Total A-channel dependent power supply = jωMI 2 (3) Total B-channel dependent power supply = jωMI 1 (4) By using equations (3) and (4), FIG. 3 is rewritten as shown in FIG. be able to. In FIG. 4, nodes N 1 and N 2
Focusing on the voltage between nodes and the voltage between nodes N 5 and N 6 , the following equation is obtained.
E12 =Z1(I2+I3)+Z3I3 =Z2(I1−I2−I3)+Z4(I1−I3) …(5) E56 =Z5(I2+I4)+Z7I4 =Z6(I1−I2−I4)+Z8(I1−I4) …(6) Aチャンネル、Bチャンネルを流れる電流に着目する
と次式が得られる。E 12 = Z 1 (I 2 + I 3 ) + Z 3 I 3 = Z 2 (I 1 −I 2 −I 3 ) + Z 4 (I 1 −I 3 )… (5) E 56 = Z 5 (I 2 + I 4 ) + Z 7 I 4 = Z 6 (I 1 −I 2 −I 4 ) + Z 8 (I 1 −I 4 ) (6) When focusing on the current flowing through the A channel and the B channel, the following equation is obtained.
ZAI1+Z1(I2+I3)+Z3I3+A′I1+ Z5(I2+I4+Z7I4 =E0+jωMI2 …(7) ZB′I2+Z4(I1−I3)−Z3I3+Z3I2 +ZB(I1−I4)−Z7I4 =jωMI1 …(8) 独立電源E0からノードN1→N3(またはN4)→N2→N5→N7
(またはN8)→N6を介して再び独立電源E0に戻るAチャ
ンネル側のループに着目すると、Aチャンネルだけが共
振しBチャンネルが共振しない状態(すなわち中和でき
て、I2=0となっている状態)が存在し得ることがわか
る。そこで、中和のとれる条件を求めるために、(5)
乃至(8)式にI2=0を代入すると、(5)乃至(8)
式は次のように変形される。 Z A I 1 + Z 1 ( I 2 + I 3) + Z 3 I 3 + A 'I 1 + Z 5 (I 2 + I 4 + Z 7 I 4 = E 0 + jωMI 2 ... (7) Z B' I 2 + Z 4 ( I 1 −I 3 ) −Z 3 I 3 + Z 3 I 2 + Z B (I 1 −I 4 ) −Z 7 I 4 = jωMI 1 (8) From the independent power supply E 0 to the node N 1 → N 3 (or N 4 ) → N 2 → N 5 → N 7
Focusing on the loop on the A channel side which returns to the independent power source E 0 again via (or N 8 ) → N 6 , the state where only the A channel resonates and the B channel does not resonate (that is, neutralization is possible and I 2 = 0 It can be seen that there is a situation where Therefore, in order to find the conditions for neutralization, (5)
Substituting I 2 = 0 into equations (8) to (8) gives equations (5) to (8)
The formula is transformed as follows.
Z1I3+Z3I3 =Z2(I1−I3)+Z4(I1−I3) ∴(Z2+Z4)I1−(Z1+Z2+Z3+Z4)I3 =0 …(5′) Z5I4+Z7I4 =Z6(I1−I4)+Z8(I1−I4) ∴(Z6+Z8)I1−(Z5+Z6+Z7+Z8)I4 =0 …(6′) (ZA+ZA′)I1+Z1I3+Z3I3+Z5I4+Z7I4=E0 ∴(ZA+ZA′)I1+(Z1+Z3)I3+(Z5+Z7)I4=E0
…(7′) Z4(I1−I3)−Z3I3+Z8(I1−I4) −Z7I4=jωMI1 ∴(Z4+Z8−jωM)I1−(Z3+Z4)I3 −(Z7+Z8)I4=0 …(8′) (5′)、(6′)式を(7′)式に代入して、I3,I
4を消去すると、次の関係が得られる。Z 1 I 3 + Z 3 I 3 = Z 2 (I 1 −I 3 ) + Z 4 (I 1 −I 3 ) ∴ (Z 2 + Z 4 ) I 1 − (Z 1 + Z 2 + Z 3 + Z 4 ) I 3 = 0 ... (5 ') Z 5 I 4 + Z 7 I 4 = Z 6 (I 1 -I 4) + Z 8 (I 1 -I 4) ∴ (Z 6 + Z 8) I 1 - (Z 5 + Z 6 + Z 7 + Z 8 ) I 4 = 0 (6 ′) (Z A + Z A ′ ) I 1 + Z 1 I 3 + Z 3 I 3 + Z 5 I 4 + Z 7 I 4 = E 0 ∴ (Z A + Z A ′ ) I 1 + (Z 1 + Z 3 ) I 3 + (Z 5 + Z 7 ) I 4 = E 0
… (7 ′) Z 4 (I 1 −I 3 ) −Z 3 I 3 + Z 8 (I 1 −I 4 ) −Z 7 I 4 = jωMI 1 ∴ (Z 4 + Z 8 −jωM) I 1 − (Z 3 + Z 4) I 3 - (Z 7 + Z 8) I 4 = 0 ... (8 ') (5'), is substituted into (6 ') equation (7'), I 3, I
Eliminating 4 gives the following relationship:
{ZA+ZA′+(Z1+Z3)・(Z2+Z4)/ (Z1+Z2+Z3+Z4)+(Z5+Z7)・(Z6 +Z8)/(Z5+Z6+Z7+Z8)}I1=E0 同様にして、(5′)、(6′)式を(8′)式に代
入して、I3,I4を消去すると、次の関係が得られる。{Z A + Z A ′ + (Z 1 + Z 3 ) · (Z 2 + Z 4 ) / (Z 1 + Z 2 + Z 3 + Z 4 ) + (Z 5 + Z 7 ) · (Z 6 + Z 8 ) / (Z 5 + Z) 6 + Z 7 + Z 8 )} I 1 = E 0 Similarly, substituting equations (5 ′) and (6 ′) into equation (8 ′) and eliminating I 3 and I 4 , the following relationship is obtained. can get.
{Z4+Z8−jωM−(Z2+Z4)・(Z3+Z4) /(Z1+Z2+Z3+Z4)−(Z6+Z8)・ (Z7+Z8)/(Z5+Z6+Z7+Z8)}I1=0 理想的な場合(第2図のインピーダンスが抵抗成分を
全く含まないとき)、I1≠0で、かつ共振時は電流I1が
無限大になり、E0/I1が0になることが期待され、理想
的な場合の中和条件は次のようになる。{Z 4 + Z 8 -jωM- (Z 2 + Z 4 ) · (Z 3 + Z 4 ) / (Z 1 + Z 2 + Z 3 + Z 4 )-(Z 6 + Z 8 ) · (Z 7 + Z 8 ) / (Z 5 + Z 6 + Z 7 + Z 8 )} I 1 = 0 In the ideal case (when the impedance in FIG. 2 does not include any resistance component), I 1 ≠ 0 and the current I 1 becomes infinite at resonance. , E 0 / I 1 are expected to be 0, and the neutralization conditions in an ideal case are as follows.
ZA+ZA′+(Z1+Z3)・(Z2+Z4)/(Z1 +Z2+Z3+Z4)+(Z5+Z7)・(Z6+Z8) /(Z5+Z6+Z7+Z8)=0 …(9) および Z4+Z8−jωM−(Z2+Z4)・(Z3+Z4) /(Z1+Z2+Z3+Z4)−(Z6+Z8) ・(Z7+Z8)/(Z5+Z6+Z7+Z8)=0 …(10) そのため、(9)、(10)式を同時に満足するように
第2図における各電極のウィング間のチューニングコン
デンサCT1乃至CT8を調整すれば中和条件が成立し、A、
B両チャンネルのコンダクタ・バンド間の結合をシャン
ネルでき、両キャンセルを独立に共振でき、両チャンネ
ル間の共振周波数を一致させることができる。 Z A + Z A '+ ( Z 1 + Z 3) · (Z 2 + Z 4) / (Z 1 + Z 2 + Z 3 + Z 4) + (Z 5 + Z 7) · (Z 6 + Z 8) / (Z 5 + Z 6 + Z 7 + Z 8 ) = 0 (9) and Z 4 + Z 8 −jωM− (Z 2 + Z 4 ) · (Z 3 + Z 4 ) / (Z 1 + Z 2 + Z 3 + Z 4 ) − (Z 6 + Z 8 ) · (Z 7 + Z 8 ) / (Z 5 + Z 6 + Z 7 + Z 8 ) = 0 (10) Therefore, the distance between the wings of each electrode in FIG. 2 is satisfied so that the equations (9) and (10) are simultaneously satisfied. Adjusting the tuning capacitors C T1 to C T8 satisfies the neutralization condition.
The coupling between the conductor bands of both B channels can be channeled, both cancellations can be resonated independently, and the resonance frequency between both channels can be matched.
(9)、(10)式のままでは、8個の調整箇所(チュ
ーニングコンデンサ)により10個のパラメータZA,
ZA′,Z1〜Z8があり、自由度がありすぎて調整に長時間
かかる。そこで、(9)、(10)式を簡略化することを
考える。先ず、Z1=Z4;Z2=Z3;Z5=Z6=Z7=Z8と仮定す
ると、(9)、(10)式は次のように変形できる。With the equations (9) and (10), ten parameters Z A ,
Z A ', there is a Z 1 ~Z 8, it takes a long time to adjust too there is a degree of freedom. Therefore, simplification of equations (9) and (10) will be considered. First, Z 1 = Z 4; Z 2 = Z 3; Assuming Z 5 = Z 6 = Z 7 = Z 8, (9), (10) equation can be modified as follows.
ZA+ZA′+(Z1+Z2)2/2(Z1+Z2) +4Z5 2/4Z5=0 ZA+ZA′+(Z1+Z2)/2+Z5=0 ∴Z5=−{ZA+ZA′+(Z1+Z2)/2} …(11) Z1+Z5+jωM−(Z1+Z2)2/2(Z1+ Z2)−4Z5 2/4Z5=0 2Z1−j2ωM−(Z1+Z2)=0 ∴Z2=Z1−j2ωM …(12) (12)式を(11)式に代入すると、次の式が得られ
る。 Z A + Z A '+ ( Z 1 + Z 2) 2/2 (Z 1 + Z 2) + 4Z 5 2 / 4Z 5 = 0 Z A + Z A' + (Z 1 + Z 2) / 2 + Z 5 = 0 ∴Z 5 = - {Z A + Z A ' + (Z 1 + Z 2) / 2} ... (11) Z 1 + Z 5 + jωM- (Z 1 + Z 2) 2/2 (Z 1 + Z 2) -4Z 5 2 / 4Z 5 = 0 2Z 1 −j2ωM− (Z 1 + Z 2 ) = 0 ∴Z 2 = Z 1 −j2ωM (12) By substituting equation (12) into equation (11), the following equation is obtained.
Z5=−(ZA+ZA′+Z1−jωM) 従って、以上をまとめると、より制限された場合の中
和条件として次の条件が得られる。Z 5 = − (Z A + Z A ′ + Z 1 −jωM) Therefore, when the above is summarized, the following condition is obtained as a neutralization condition in a more restricted case.
Z1=Z4 Z2=Z3(=Z1−j2ωM) Z5=Z6=Z7=Z8 ZA′=−ZA−Z1−Z5+jωM 上記した制限された中和条件と、Aチャンネル→Bチ
ャンネルとともにBチャンネル→Aチャンネルに対する
相反性も同時に成立する必要性から、相互インダクタン
スが存在しても中和が実現する、すなわち直交化が成立
する。これを図示すると、第5図のようになる。第5図
において、Z1=Z4;Z5=Z6=Z7=Z8とすると、相互イン
ダクタンスに起因するA、Bチャンネル間のカップリン
グは Z2=Z3=Z1−j2ωM, ZA′=−ZA−Z1−Z5+jωM, ZB′=−ZB−Z1−Z5+jωM となるように調整すれば、キャンセルできることがわか
る。Z 1 = Z 4 Z 2 = Z 3 (= Z 1 −j 2 ωM) Z 5 = Z 6 = Z 7 = Z 8 Z A ′ = −Z A −Z 1 −Z 5 + jωM The limited neutralization conditions described above. In addition, since it is necessary to simultaneously establish reciprocity with respect to B channel → A channel together with A channel → B channel, neutralization is realized even when mutual inductance exists, that is, orthogonalization is achieved. This is illustrated in FIG. In FIG. 5, when Z 1 = Z 4 ; Z 5 = Z 6 = Z 7 = Z 8 , the coupling between the A and B channels caused by the mutual inductance is Z 2 = Z 3 = Z 1 −j2ωM, Z a '= -Z a -Z 1 -Z 5 + jωM, Z B' be adjusted such that = -Z B -Z 1 -Z 5 + jωM, it can be seen that cancellation.
ここで、上記の制限された中和条件に合うように各エ
レメントのインピーダンスを調整すれば、Aチャンネル
とBチャンネルとが中和されることを説明するために、
第5図の等価回路中の梯子形回路を第6図に示す2端子
回路網のアドミッタンス行列を使って等価変換すること
を考える。第6図(a)、(b)に示す2端子回路網の
アミドミッタンス行列[Y]はそれぞれ となり、これらを恒等的に等しいとおくと、 ∴Ya=Y2,Yb=Y1−Y2 となり、Y1=Y2とすると、Ya=Y2,Yb=0となる。Yb=
0を第5図に適用すると、第7図が得られる。これによ
って、AチャンネルとBチャンネルとが中和されること
が容易に推察される。Here, in order to explain that if the impedance of each element is adjusted so as to meet the above-described limited neutralization condition, the A channel and the B channel are neutralized.
Consider a ladder-shaped circuit in the equivalent circuit shown in FIG. 5 which is equivalently converted using an admittance matrix of a two-terminal network shown in FIG. The amide-mittance matrix [Y] of the two-terminal network shown in FIGS. Next, when these set equal to identically, ∴Y a = Y 2, Y b = Y 1 -Y 2 becomes, when Y 1 = Y 2, a Y a = Y 2, Y b = 0 . Y b =
Applying 0 to FIG. 5 results in FIG. Thus, it is easily assumed that the A channel and the B channel are neutralized.
すなわち、クアドラチャコイルはAチャンネルとBチ
ャンネルの共振回路を(jZ1 2/2ωM)+Z1のインピーダ
ンスで接続したものに等しいことがわかる。また、第5
図、第7図から両チャンネル間の相互インダクタンスj
ωMをキャンセルし中和するにはZ1−jωM(=Z2=
Z3),ZA′,ZB′を調整すればよいことがわかる。That is, quadrature coils seen to be equal to those of connecting the resonant circuit of the A channel and B channel (jZ 1 2 / 2ωM) + Z 1 impedance. In addition, the fifth
From FIG. 7 and FIG. 7, the mutual inductance j between both channels is shown.
To cancel and neutralize ωM, Z 1 −jωM (= Z 2 =
It can be seen that Z 3 ), Z A ' and Z B' should be adjusted.
第7図を第2図のように書き直した等価回路を第8図
に示す。第8図を第1図の斜視図に応じて書き直したの
が第1図(b)である。FIG. 8 shows an equivalent circuit obtained by rewriting FIG. 7 as shown in FIG. FIG. 1 (b) is a rewrite of FIG. 8 according to the perspective view of FIG.
従って、第1実施例によれば、ガードリング10a,10b
間、10c,10d間に設けられた中和コンデンサCNを調整す
ることにより、上述した制限された中和条件を満足させ
ることができる。Therefore, according to the first embodiment, the guard rings 10a, 10b
During, 10c, by adjusting the neutralization capacitor C N provided between 10d, it is possible to satisfy a limited neutralized conditions described above.
第9図(a)、(b)に第2実施例の斜視図、等価回
路図を示す。第1実施例において、第7図に示したよう
に、両チャンネルの共振回路間を上述した第2の中和条
件を満足するような適切なインピーダンスで接続すれば
よく、中和コンデンサCN,CN′の位置はガードリング内
に限定されない。第2実施例では、中和コンデンサCN,C
N′を電極間に接続した。9 (a) and 9 (b) show a perspective view and an equivalent circuit diagram of the second embodiment. In the first embodiment, as shown in FIG. 7, the resonance circuits of both channels may be connected with an appropriate impedance that satisfies the above-described second neutralization condition, and the neutralization capacitors C N , The position of CN ' is not limited to within the guard ring. In the second embodiment, the neutralizing capacitors C N and C
N ' was connected between the electrodes.
第2実施例でも、第1実施例と同様の効果が得られ
る。In the second embodiment, the same effects as in the first embodiment can be obtained.
なお、この発明は上述しち実施例に限定されずに、主
旨を逸脱しない範囲で種々変形可能である。The present invention is not limited to the embodiments described above, but can be variously modified without departing from the gist of the invention.
[発明の効果] 以上説明したように、この発明によれば、両チャンネ
ルの共振回路の間に中和用のコンデンサを接続し、これ
を調整することにより両チャンネルのコンダクタ・バン
ド間の結合をキャンセルでき、両チャンネルを成立に共
振できるので、両チャンネル間の共振周波数を一致させ
ることができ、MRI装置の送受信コイルとして用いれ
ば、S/N比を向上でき、高周波パルスの送信のための電
力を低減でき、さらに高周波パルスのペネトレーション
に起因する画像の感度ムラを改善できるクアドラチャコ
イル装置を提供できる。[Effects of the Invention] As described above, according to the present invention, a neutralizing capacitor is connected between the resonance circuits of both channels, and by adjusting this, coupling between the conductor bands of both channels is achieved. Since it can be canceled and both channels can resonate, the resonance frequency between both channels can be matched, and if it is used as a transmission / reception coil of an MRI apparatus, the S / N ratio can be improved and the power for transmitting high-frequency pulses can be improved. And a quadrature coil device capable of improving the sensitivity unevenness of the image caused by the penetration of the high-frequency pulse.
第1図(a)、(b)はこの発明によるクアドラチャコ
イル装置の第1実施例の斜視図、等価回路図、第2図乃
至第8図は第1図(b)の等価回路図を得るまでの過程
を説明するための図、第9図(a)、(b)はこの発明
によるクアドラチャコイル装置の第2実施例の斜視図、
等価回路図、第10図(a)、(b)は従来例のクアドラ
チャコイル装置の斜視図、等価回路図である。 10a,10b,10c,10d,12……ガードリング、14a,14b,14c,14
d……電極、16,18……給電点、CN,CN′……中和コンデ
ンサ、CMA,CMB……マッチングコンデンサ、CTA,CTB……
チューニングコンデンサ。1 (a) and 1 (b) are perspective views and an equivalent circuit diagram of a first embodiment of a quadrature coil device according to the present invention, and FIGS. 2 to 8 are equivalent circuit diagrams of FIG. 1 (b). FIGS. 9 (a) and 9 (b) are perspective views of a second embodiment of the quadrature coil device according to the present invention.
FIGS. 10 (a) and 10 (b) are a perspective view and an equivalent circuit diagram of a conventional quadrature coil device. 10a, 10b, 10c, 10d, 12 ... Guard ring, 14a, 14b, 14c, 14
d… Electrode, 16,18… Feeding point, C N , C N ′ … Neutralization capacitor, C MA , C MB … Matching capacitor, C TA , C TB ……
Tuning capacitor.
Claims (1)
リングの外側でガードリングに沿って配置された4つの
電極とを具備し、隣接するいずれか2つの電極にそれぞ
れ第1、第2チャンネルの給電点が接続されるクアドラ
チャコイル装置において、給電点が接続される電極とガ
ードリングとの間に共振周波数を調整するためのチュー
ニングコンデンサを設け、各電極の間に第1、第2チャ
ンネル間の相互インダクタンスをキャンセルするための
中和コンデンサを設けたことを特徴とするクアドラチャ
コイル装置。1. A semiconductor device comprising: two guard rings; and four electrodes, each of which is disposed along the guard ring outside the guard ring, wherein any two adjacent electrodes have a first channel and a second channel, respectively. In the quadrature coil device to which the feeding point is connected, a tuning capacitor for adjusting the resonance frequency is provided between the electrode to which the feeding point is connected and the guard ring, and the first and second channels are provided between the electrodes. And a neutralizing capacitor for canceling the mutual inductance of the quadrature coil device.
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2121186A JP2865375B2 (en) | 1990-05-14 | 1990-05-14 | Quadrature coil device |
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| JP2121186A JP2865375B2 (en) | 1990-05-14 | 1990-05-14 | Quadrature coil device |
Publications (2)
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|---|---|
| JPH0417837A JPH0417837A (en) | 1992-01-22 |
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ID=14804988
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| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
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|---|---|
| JP (1) | JP2865375B2 (en) |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2014010090A (en) * | 2012-06-29 | 2014-01-20 | Institute Of Physical & Chemical Research | Rf coil for measuring nuclear magnetic resonance phenomenon |
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|---|---|---|---|---|
| JP2638419B2 (en) * | 1993-01-31 | 1997-08-06 | 株式会社島津製作所 | Orthogonal RF coil for MRI equipment |
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| JP2904392B2 (en) * | 1993-12-17 | 1999-06-14 | 株式会社栗本鐵工所 | Vertical continuous planetary ball mill |
| JP5390537B2 (en) * | 2008-01-25 | 2014-01-15 | アジレント・テクノロジーズ・インク | Differential tuning of quadrature mode of magnetic resonance coil |
-
1990
- 1990-05-14 JP JP2121186A patent/JP2865375B2/en not_active Expired - Fee Related
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| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
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| JP2014010090A (en) * | 2012-06-29 | 2014-01-20 | Institute Of Physical & Chemical Research | Rf coil for measuring nuclear magnetic resonance phenomenon |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPH0417837A (en) | 1992-01-22 |
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