特開 2023-133178 磁気共鳴イメージング装置及び増幅装置

(19)【発行国】日本国特許庁(JP)

(12)【公報種別】公開特許公報(A)

(11)【公開番号】P2023133178

(43)【公開日】2023-09-22

(54)【発明の名称】磁気共鳴イメージング装置及び増幅装置

(51)【国際特許分類】

   A61B 5/055 20060101AFI20230914BHJP

【ＦＩ】

A61B5/055 350

【審査請求】未請求

【請求項の数】7

【出願形態】ＯＬ

(21)【出願番号】P 2023031340

(22)【出願日】2023-03-01

(31)【優先権主張番号】P 2022036537

(32)【優先日】2022-03-09

(33)【優先権主張国・地域又は機関】JP

(71)【出願人】

【識別番号】594164542

【氏名又は名称】キヤノンメディカルシステムズ株式会社

(74)【代理人】

【識別番号】110001380

【氏名又は名称】弁理士法人東京国際特許事務所

(72)【発明者】

【氏名】林 昂佑

(72)【発明者】

【氏名】村上 満幸

(72)【発明者】

【氏名】酒光 葵

(72)【発明者】

【氏名】山木 裕文

【テーマコード（参考）】

4C096

【Ｆターム（参考）】

4C096AB42

4C096AD10

4C096CC32

4C096CC37

(57)【要約】

【課題】磁気共鳴イメージング装置の高周波増幅器とＲＦコイルとの間に大電力用アイソレータを設けることなく、負荷変動の影響を抑制できるようにする。
【解決手段】一実施形態の磁気共鳴イメージング装置は、被検体にラーモア周波数のＲＦ信号を照射するＲＦコイルと、前記ＲＦ信号を増幅し、増幅された前記ＲＦ信号を、前記ＲＦコイル及び前記被検体を少なくとも含んで構成される負荷に供給する増幅装置と、を備え、前記増幅装置は、並列に設けられた２つの増幅回路と、インピーダンス変換回路と、を備え、前記インピーダンス変換回路は、一方の増幅回路の出力端から前記負荷を見たリアクタンスの極性と、他方の増幅器の出力端から前記負荷を見たリアクタンスの極性が互いに逆極性となるように、前記一方の増幅回路と前記他方の増幅回路のいずれか一方の出力端と前記負荷との間に設けられる。
【選択図】 図３

【特許請求の範囲】

【請求項1】

被検体にラーモア周波数のＲＦ（Radio Frequency）信号を照射するＲＦコイルと、
前記ＲＦ信号を増幅し、増幅された前記ＲＦ信号を、前記ＲＦコイル及び前記被検体を少なくとも含んで構成される負荷に供給する増幅装置と、を備え、
前記増幅装置は、
並列に設けられた２つの増幅回路と、
インピーダンス変換回路と、
を備え、
前記インピーダンス変換回路は、一方の増幅回路の出力端から前記負荷を見たリアクタンスの極性と、他方の増幅器の出力端から前記負荷を見たリアクタンスの極性が互いに逆極性となるように、前記一方の増幅回路と前記他方の増幅回路のいずれか一方の出力端と前記負荷との間に設けられる、
磁気共鳴イメージング装置。

【請求項2】

前記増幅装置は、
入力信号を第１入力信号と第２入力信号に分配する分配器と、
前記第１入力信号を増幅する少なくとも１つの第１増幅回路と、
前記第２入力信号を増幅する少なくとも１つの第２増幅回路と、
前記第１増幅回路から出力される第１出力信号と、前記第２増幅回路から出力される第２出力信号とを合成し、合成された信号を前記ＲＦ信号として前記ＲＦコイルに供給する合成器と、
を備え、
前記分配器と前記第１増幅回路の入力端との間には、第１の４分の１波長伝送路が設けられ、
前記第２増幅回路の出力端と前記合成器との間には、前記インピーダンス変換回路として、第２の４分の１波長伝送路が設けられる、
請求項１に記載の磁気共鳴イメージング装置。

【請求項3】

前記負荷が誘導性の場合、前記第１増幅回路の出力端から見た前記負荷は誘導性である一方、前記第２増幅回路の出力端から見た前記負荷は容量性であり、
前記負荷が容量性の場合、前記第１増幅回路の出力端から見た前記負荷は容量性である一方、前記第２増幅回路の出力端から見た前記負荷は誘導性である、
請求項２に記載の磁気共鳴イメージング装置。

【請求項4】

前記第２の４分の１波長伝送路は、前記第２増幅回路の出力端から前記負荷側を見たインピーダンスが、前記第１増幅回路の出力端から前記負荷側を見たインピーダンスに対して１８０度の位相差を生じさせる、
請求項２に記載の磁気共鳴イメージング装置。

【請求項5】

（ａ）前記第１増幅回路は、複数の第１増幅回路を備える、及び、
（ｂ）前記第２増幅回路は、複数の第２増幅回路を備える、
の少なくとも一方である、
請求項２に記載の磁気共鳴イメージング装置。

【請求項6】

前記分配器と前記第１増幅回路の間に設けられる第１可変移相器と、
前記分配器と前記第２増幅回路の間に設けられる第２可変移相器と、
前記第１出力信号が入力される前記合成器の第１の入力端における第１位相と、前記第２出力信号が入力される前記合成器の第２の入力端における第２位相とが同一の位相となるように、前記第１可変移相器と前記第２可変移相器とをフィードバック制御する位相制御回路と、
をさらに備える請求項２に記載の磁気共鳴イメージング装置。

【請求項7】

被検体に照射するラーモア周波数のＲＦ（Radio Frequency）信号を増幅し、増幅された前記ＲＦ信号を、ＲＦコイル及び前記被検体を少なくとも含んで構成される負荷に供給する増幅装置であって、
並列に設けられた２つの増幅回路と、
インピーダンス変換回路と、
を備え、
前記インピーダンス変換回路は、一方の増幅回路の出力端から前記負荷を見たリアクタンスの極性と、他方の増幅器の出力端から前記負荷を見たリアクタンスの極性が互いに逆極性となるように、前記一方の増幅回路と前記他方の増幅回路のいずれか一方の出力端と前記負荷との間に設けられる、
増幅装置。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本明細書及び図面に開示の実施形態は、磁気共鳴イメージング装置及び増幅装置に関する。

【背景技術】

【0002】

磁気共鳴イメージング装置は、静磁場中に置かれた被検体の原子核スピンをラーモア周波数の高周波（ＲＦ：Radio Frequency）信号で励起し、励起に伴って被検体から発生する磁気共鳴信号（ＭＲ（Magnetic Resonance）信号）を再構成して画像を生成する撮像装置である。

【0003】

被検体への高周波信号の照射は、例えば、ＷＢ（Whole Body）コイルと呼ばれる円筒状のＲＦコイルで囲まれた空間内に被検体を置き、高周波増幅器で増幅された大電力の高周波信号をＲＦコイルに印加することによって行われる。

【0004】

このような環境では、高周波増幅器の負荷は、ＲＦコイルだけでなく、被検体も含まれる。つまり、ＲＦコイルの内側に置かれる被検体の体格や、姿勢、ＲＦコイルに対する被検体の相対的な位置関係、或いは、被検体の体動等、ＲＦコイル以外の要因によって、高周波増幅器の負荷は変動することになる。例えば、ＲＦコイル以外の被検体に関連する要因により、高周波増幅器の負荷が、抵抗性負荷だけでなく、誘導性負荷になったり、容量性負荷になったりと、様々な変動を示すことが知られている。
従来、このような負荷変動の影響を抑制するため、高周波増幅器の出力端とＲＦコイルの間に、大電力用アイソレータが設けられている。

【0005】

しかしながら、大電力用アイソレータは、物理的なサイズが大きく、高価格でもある。また、大電力用アイソレータは、その最大出力に制限があり、このため、高周波増幅器の出力特性に影響を与えることになっていた。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0006】

【特許文献1】特開２０２１－３７１５８号公報

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0007】

本明細書及び図面に開示の実施形態が解決しようとする課題の１つは、磁気共鳴イメージング装置の高周波増幅器とＲＦコイルとの間に大電力用アイソレータを設けることなく、負荷変動の影響を抑制できるようにすることである。ただし、本明細書及び図面に開示の実施形態により解決しようとする課題は上記課題に限らない。後述する各実施形態に示す各構成による各効果に対応する課題を他の課題として位置付けることもできる。

【課題を解決するための手段】

【0008】

一実施形態の磁気共鳴イメージング装置は、被検体にラーモア周波数のＲＦ信号を照射するＲＦコイルと、前記ＲＦ信号を増幅し、増幅された前記ＲＦ信号を、前記ＲＦコイル及び前記被検体を少なくとも含んで構成される負荷に供給する増幅装置と、を備え、前記増幅装置は、並列に設けられた２つの増幅回路と、インピーダンス変換回路と、を備え、前記インピーダンス変換回路は、一方の増幅回路の出力端から前記負荷を見たリアクタンスの極性と、他方の増幅器の出力端から前記負荷を見たリアクタンスの極性が互いに逆極性となるように、前記一方の増幅回路と前記他方の増幅回路のいずれか一方の出力端と前記負荷との間に設けられる。

【図面の簡単な説明】

【0009】

【図1】実施形態に係る磁気共鳴イメージング装置の全体構成例を示す構成図。

【図2】実施形態の磁気共鳴イメージング装置と増幅装置との関係を示すブロック図。

【図3】第１の実施形態に係る増幅装置の構成例を示すブロック図。

【図4】従来の増幅装置の構成とその課題を説明する第１の図。

【図5】従来の増幅装置の構成とその課題を説明する第２の図。

【図6】負荷が誘導性の場合における増幅装置の作用効果を説明する図。

【図7】負荷が容量性の場合における増幅装置の作用効果を説明する図。

【図8】第１の実施形態の変形例に係る増幅装置の構成例を示すブロック図。

【図9】第２の実施形態に係る増幅装置の構成例を示すブロック図。

【図10】第３の実施形態に係る増幅器の構成例を示すブロック図。

【図11】λ／４伝送路をＬＣ回路で実現した回路例を示す図。

【発明を実施するための形態】

【0010】

以下、本発明の実施形態に係る磁気共鳴イメージング装置と増幅装置を、添付図面に基づいて説明する。

【0011】

（磁気共鳴イメージング装置）
図１は、実施形態に係る磁気共鳴イメージング装置１の全体構成例を示すブロック図である。実施形態の磁気共鳴イメージング装置１は、磁石架台１００、制御キャビネット３００、コンソール４００、寝台５００等を備えて構成される。

【0012】

磁石架台１００は、静磁場磁石１０、傾斜磁場コイル１１、ＲＦコイル１２等を有しており、これらの構成品は円筒状の筐体に収納されている。寝台５００は、寝台本体５０と天板５１を有している。また、磁気共鳴イメージング装置１は、被検体に近接して配設されるローカルコイル２０を有している。

【0013】

制御キャビネット３００は、傾斜磁場電源３１（Ｘ軸用３１ｘ、Ｙ軸用３１ｙ、Ｚ軸用３１ｚ）、ＲＦ受信器３２、ＲＦ送信器３３、及びシーケンスコントローラ３４を備えている。

【0014】

磁石架台１００の静磁場磁石１０は、概略円筒形状をなしており、被検体（例えば、患者）の撮像領域であるボア（即ち、静磁場磁石１０の円筒内部の空間）内に静磁場を発生させる。静磁場磁石１０は超電導コイルを内蔵し、液体ヘリウムによって超電導コイルが極低温に冷却されている。静磁場磁石１０は、励磁モードにおいて静磁場用電源（図示せず）から供給される電流を超電導コイルに印加することで静磁場を発生し、その後、永久電流モードに移行すると、静磁場用電源は切り離される。一旦永久電流モードに移行すると、静磁場磁石１０は長時間、例えば１年以上に亘って、大きな静磁場を発生し続ける。なお、静磁場磁石１０を永久磁石として構成しても良い。

【0015】

傾斜磁場コイル１１も概略円筒形状をなし、静磁場磁石１０の内側に固定されている。この傾斜磁場コイル１１は、傾斜磁場電源（３１ｘ、３１ｙ、３１ｚ）から供給される電流によりＸ軸，Ｙ軸，Ｚ軸の方向に傾斜磁場を被検体に印加する。

【0016】

寝台５００の寝台本体５０は天板５１を上下方向に移動可能であり、撮像前に天板５１に載った被検体を所定の高さまで移動させる。その後、撮影時には天板５１を水平方向に移動させて被検体をボア内に移動させる。

【0017】

ＲＦコイル１２はＷＢ（Whole Body）コイル、或いは、バードケージコイルとも呼ばれる。ＲＦコイル１２は、傾斜磁場コイル１１の内側に被検体を取り囲むように概略円筒形状に固定されている。ＲＦコイル１２は、ＲＦ送信器３３から伝送されるＲＦパルスを被検体に向けて送信する一方、水素原子核の励起によって被検体から放出される磁気共鳴信号を受信する。

【0018】

ローカルコイル２０は、被検体から放出される磁気共鳴信号を被検体に近い位置で受信する。ローカルコイル２０は、例えば、複数の要素コイルから構成される。ローカルコイル２０は、被検体の撮像部位に応じて、頭部用、胸部用、脊椎用、下肢用、或いは全身用など種々のタイプがあるが、図１では胸部用のローカルコイル２０を例示している。

【0019】

ＲＦ送信器３３は、シーケンスコントローラ３４からの指示に基づいて、ＲＦコイル１２にＲＦパルスを送信する。ＲＦ送信器３３は、後述する増幅装置を含んでいる。一方、ＲＦ受信器３２は、ＲＦコイル１２やローカルコイル２０によって受信された磁気共鳴信号を検出し、検出した磁気共鳴信号をデジタル化して得られる生データをシーケンスコントローラ３４に送る。

【0020】

シーケンスコントローラ３４は、コンソール４００による制御のもと、傾斜磁場電源３１、ＲＦ送信器３３およびＲＦ受信器３２をそれぞれ駆動することによって被検体のスキャンを行う。そして、シーケンスコントローラ３４は、スキャンを行ってＲＦ受信器３２から生データを受信すると、その生データをコンソール４００に送る。

【0021】

シーケンスコントローラ３４は、処理回路（図示を省略）を具備している。この処理回路は、例えば所定のプログラムを実行するプロセッサや、ＦＰＧＡ（Field Programmable Gate Array）、ＡＳＩＣ（Application Specific Integrated Circuit）等のハードウェアで構成される。
コンソール４００は、処理回路４０、記憶回路４１、ディスプレイ４２、及び入力デバイス４３を有するコンピュータとして構成されている。

【0022】

記憶回路４１は、ＲＯＭ（Read Only Memory）やＲＡＭ（Random Access Memory）の他、ＨＤＤ（Hard Disk Drive）や光ディスク装置等の外部記憶装置を含む記憶媒体である。記憶回路４１は、各種の情報やデータを記憶する他、処理回路４０が具備するプロセッサが実行する各種のプログラムを記憶する。

【0023】

入力デバイス４３は、例えば、マウス、キーボード、トラックボール、タッチパネル等であり、各種の情報やデータを操作者が入力するための種々のデバイスを含む。ディスプレイ４２は、液晶ディスプレイパネル、プラズマディスプレイパネル、有機ＥＬパネル等の表示デバイスである。

【0024】

処理回路４０は、例えば、ＣＰＵや、専用又は汎用のプロセッサを備える回路である。プロセッサは、記憶回路４１に記憶した各種のプログラムを実行することによって、後述する各種の機能を実現する。処理回路４０は、ＦＰＧＡやＡＳＩＣ等のハードウェアで構成してもよい。これらのハードウェアによっても後述する各種の機能を実現することができる。また、処理回路４０は、プロセッサとプログラムによるソフトウェア処理と、ハードウェア処理とを組み合わせて、各種の機能を実現することもできる。

【0025】

これらの各構成品によって、コンソール４００は、磁気共鳴イメージング装置１全体を制御する。具体的には、検査技師等の操作者による、マウスやキーボード等（入力デバイス４３）の操作によって撮像条件その他の各種情報や指示を受け付ける。そして、処理回路４０は、入力された撮像条件に基づいてシーケンスコントローラ３４にスキャンを実行させる一方、シーケンスコントローラ３４から送信された生データに基づいて画像を再構成する。再構成された画像はディスプレイ４２に表示され、或いは記憶回路４１に保存される。

【0026】

（増幅装置の第１の実施形態）
図２は、実施形態の磁気共鳴イメージング装置１と増幅装置６０との関係を示すブロック図である。前述したように、ＲＦ送信器３３は、シーケンスコントローラ３４からの指示に基づいて、ＲＦコイル１２にＲＦパルスを出力する。

【0027】

ＲＦ送信器３３は、図２に示したように、ＲＦ送信器３３は、ＲＦ送信波生成装置３５と増幅装置６０とを少なくとも備えて構成されている。ＲＦ送信波生成装置３５から指示されるパルスシーケンスの各種パラメータに基づいて、ラーモア周波数帯のＲＦパルス列を、ＲＦ送信波として生成する。

【0028】

増幅装置６０は、生成されたＲＦ送信波を所定の大電力に増幅し、ＲＦコイル１２に出力する。ＲＦコイル１２は、例えば、円筒形状のＷＢコイルであり、ＲＦコイル１２の内部空間には、撮像対象である被検体Ｐが置かれている。したがって、増幅装置６０の負荷８０は、ＲＦコイル１２だけでなく被検体Ｐも含まれる。このため、ＲＦコイル１２と増幅装置６０との間で負荷整合をとったとしても、ＲＦコイル１２の内部空間に被検体Ｐが載置されることにより、実効上の負荷が変化するため、負荷不整合の状態が起こり得る。

【0029】

また、実効上の負荷は、被検体Ｐに関連する要因、例えば、被検体Ｐの体格や、姿勢、ＲＦコイル１２に対する被検体の相対的な位置関係、或いは、被検体の体動等によって変動し得る。したがって、増幅装置６０の負荷は、抵抗性負荷（例えば、５０オーム）だけでなく、リアクタンス成分を持ちうる。この場合、リアクタンス成分の大きさや極性も被検体Ｐに関連する要因で変化することになり、リアクタンス成分の極性が正の場合は誘導性負荷となり、リアクタンス成分の極性が負の場合は容量性負荷となる。

【0030】

図３は、第１の実施形態に係る増幅装置６０の構成例を示す図である。増幅装置６０は、分配器６１、第１の４分の１波長伝送路６４（以下、第１λ／４伝送路６４と呼ぶ）、第１増幅回路６２Ａ、第２増幅回路６２Ｂ、第２の４分の１波長伝送路６５（以下、第２λ／４伝送路６５と呼ぶ）、及び、合成器６３を備えて構成されている。

【0031】

分配器６１は、ＲＦ送信波生成装置３５から出力される入力信号ＲＦｉｎを、第１入力信号と第２入力信号に分配する。第１増幅回路６２Ａは第１入力信号を増幅する。分配器６１と第１増幅回路６２Ａの入力端との間には第１λ／４伝送路６４が設けられている。

【0032】

第２増幅回路６２Ｂは第２入力信号を増幅する。合成器６３は、第１増幅回路６２Ａから出力される第１出力信号と、第２増幅回路６２Ｂから出力される第２出力信号とを合成し、合成された信号を負荷８０に出力する。第２λ／４伝送路６５は、第２増幅回路６２Ｂの出力端と合成器６３との間に設けられている。後述するように、第２λ／４伝送路６５は、インピーダンス変換回路として機能する。

【0033】

入力信号を分配器６１で２系統に分配し、第１増幅回路６２Ａと第２増幅回路６２Ｂの２つの増幅回路で増幅した後に合成することにより、１つの増幅回路では得られない大電力の高周波信号を負荷８０に供給できるようにしている。

【0034】

一方、第１λ／４伝送路６４と第２λ／４伝送路６５は、負荷変動による影響を抑制するために設けられており、実施形態の増幅装置６０の特徴的な構成である。
上記のように構成された増幅装置６０の作用効果を説明する前に、図４及び図５を用いて、従来の増幅装置の構成と、その課題を説明する。

【0035】

図４（ａ）は、従来の増幅装置（比較例（１））の構成を示すブロック図である。図４と図３を対比してわかるように、比較例（１）の増幅装置は、第１λ／４伝送路６４及び第２λ／４伝送路６５を有していない。

【0036】

前述したように、磁気共鳴イメージング装置１では、撮像対象である被検体に関連する要因により、増幅装置の負荷は、抵抗性負荷だけでなく、誘導性負荷や容量性負荷に変化し得る。このような負荷変動により負荷不整合の状態が発生し、その結果、負荷から各増幅回路の出力端に向かう反射信号が発生する。

【0037】

一方、負荷不整合、或いは、反射信号の影響により、増幅回路の出力特性が変化することが知られている。特に、増幅回路の出力端から負荷側を見たときのインピーダンスが、誘導性か容量性かによって、増幅回路の出力特性が変化することが知られている。

【0038】

図４（ｂ）及び図４（ｃ）は、負荷不整合の状態による増幅回路の出力特性の変化を模式的に示したものである。図４（ｂ）は、負荷８０が誘導性の場合における増幅回路の入出力特性を示した図である。負荷８０が誘導性の場合は、抵抗性負荷のときに比べて、増幅回路の利得が増加する傾向を示す。

【0039】

一方、図４（ｃ）は、負荷８０が容量性の場合における増幅回路の入出力特性を示した図である。負荷８０が容量性の場合は、抵抗性負荷のときに比べて、増幅回路の利得が低下する傾向を示す。このように、負荷８０が誘導性であるのか、容量性であるのかによって、増幅回路の利得の変化の方向（即ち、増加方向か低下方向か）が逆になることが知られている。

【0040】

このように、負荷８０が変動することによって増幅回路の利得が変化する、或いは、増幅回路の出力電力が変化すると、意図した値の電力を負荷８０に供給することができないため、不都合である。

【0041】

図５は、このような不都合を回避するために、負荷８０と合成器の間にアイソレータを設けた従来の増幅装置（比較例（２））の構成を示すブロック図である。この比較例（２）では、負荷８０が変動して負荷不整合の状態が発生しても反射信号がアイソレータで吸収されるため、反射信号は各増幅回路の出力端まで到達しない。このため、上述した不都合は発生しない。

【0042】

しかしながら、前述したように、大電力用アイソレータは、物理的なサイズが大きく、高価格でもある。また、大電力用アイソレータは、その最大出力に制限があり、このため、増幅回路の出力特性に影響を与える可能性もある。

【0043】

そこで、実施形態の増幅装置６０では、第１λ／４伝送路６４と第２λ／４伝送路６５とを設けることにより、大電力用アイソレータを設けることなく、負荷変動の影響を抑制できるようにしている。以下、この作用効果について、図６及び図７を用いて説明する。

【0044】

図６は、負荷８０が誘導性の場合における増幅装置６０の作用効果を説明する図である。図６（ａ）に示す増幅装置６０の構成は、図３に示した構成と同じである。負荷８０が誘導性の場合、第１増幅回路６２Ａの出力端から負荷側を見たインピーダンスは、負荷８０のインピーダンスと実質的に同じとなり、誘導性となる。

【0045】

図６（ｂ）は、第１増幅回路６２Ａの入出力特性を示す図である。第１増幅回路６２Ａの出力端から負荷側を見たインピーダンスが誘導性の場合、前述したように、第１増幅回路６２Ａの利得は、負荷８０が抵抗性の場合に対して増加する傾向となる。

【0046】

一方、第２増幅回路６２Ｂの出力端と合成器６３との間には、第２λ／４伝送路６５が設けられている。第２λ／４伝送路６５はインピーダンス変換回路として機能する。つまり、第２λ／４伝送路６５は、第２λ／４伝送路６５と合成器６３の間の点から負荷側を見たインピーダンスと、第２λ／４伝送路６５と第２増幅回路６２Ｂの間の点から負荷側を見たインピーダンスとを異ならせる機能を有している。より具体的には、第２λ／４伝送路６５を第２増幅回路６２Ｂと合成器６３との間に設けたことにより、第２増幅回路６２Ｂの出力端から負荷側を見たインピーダンスのリアクタンス成分の極性と、第１増幅回路６２Ａの出力端から負荷側を見たインピーダンスのリアクタンス成分の極性とを互いに逆極性にすることが可能となる。

【0047】

言い換えると、第２λ／４伝送路６５は、第２増幅回路６２Ｂの出力端から負荷側を見たインピーダンスが、第１増幅回路６２Ａの出力端から負荷側を見たインピーダンスに対して１８０度の位相差を生じさせる効果をもつ。

【0048】

したがって、負荷８０が誘導性（即ち、負荷８０のリアクタンス成分の極性が正）の場合、第２増幅回路６２Ｂの出力端から負荷側を見たインピーダンスは容量性（即ち、負荷８０のリアクタンス成分の極性が負）になる。

【0049】

図６（ｃ）は、第２増幅回路６２Ｂの入出力特性を示す図である。第２増幅回路６２Ｂの出力端から負荷側を見たインピーダンスが容量性の場合、前述したように、第２増幅回路６２Ｂの利得は、負荷８０が抵抗性の場合に対して低下する傾向となる。

【0050】

図６（ｄ）は、第１増幅回路６２Ａの出力と第２増幅回路６２Ｂの出力の合成出力（即ち、合成器６３の出力）の特性を例示する図である。合成器６３の出力では、第２増幅回路６２Ｂの利得の低下が、第１増幅回路６２Ａの利得の増加で補完されることになる。この結果、増幅装置６０が、あたかも抵抗性負荷に電力を供給しているような振る舞いを示すようになる。

【0051】

なお、第１増幅回路６２Ａと分配器６１との間に設けられている第１λ／４伝送路６４は、分配器６１によって分割された２つの高周波信号の位相が、合成器６３の２つの入力端において同一位相とするための位相調整回路である。

【0052】

図７は、図６とは逆に、負荷８０が容量性の場合における増幅装置６０の作用効果を説明する図である。負荷８０が容量性の場合、第１増幅回路６２Ａの出力端から負荷側を見たインピーダンスは、負荷８０のインピーダンスと実質的に同じとなり、容量性となる。

【0053】

図７（ｂ）は、第１増幅回路６２Ａの入出力特性を示す図である。第１増幅回路６２Ａの出力端から負荷側を見たインピーダンスが容量性の場合、図６（ｂ）とは逆に、第１増幅回路６２Ａの利得は、負荷８０が抵抗性の場合に対して低下する傾向となる。

【0054】

一方、第２増幅回路６２Ｂの出力端と合成器６３との間には、インピーダンス変換回路としての第２λ／４伝送路６５が設けられている。このため、負荷８０が容量性（即ち、負荷８０のリアクタンス成分の極性が負）の場合、第２増幅回路６２Ｂの出力端から負荷側を見たインピーダンスは誘導性（即ち、負荷８０のリアクタンス成分の極性が正）になる。

【0055】

図７（ｃ）は、第２増幅回路６２Ｂの入出力特性を示す図である。第２増幅回路６２Ｂの出力端から負荷側を見たインピーダンスが誘導性の場合、第２増幅回路６２Ｂの利得は、負荷８０が抵抗性の場合に対して増加する傾向となる。

【0056】

図７（ｄ）は、第１増幅回路６２Ａの出力と第２増幅回路６２Ｂの出力の合成出力（即ち、合成器６３の出力）の特性を例示する図である。合成器６３の出力では、第１増幅回路６２Ａの利得の低下が、第２増幅回路６２Ｂの利得の増加で補完されることになる。この結果、増幅装置６０が、あたかも抵抗性負荷に電力を供給しているような振る舞いを示すようになる。

【0057】

上述したように、実施形態の増幅装置６０では、インピーダンス変換回路としての第２λ／４伝送路６５を、第２増幅回路６２Ｂと合成器６３との間に設けている。この結果、負荷８０が誘導性や容量性に変動した場合であっても、負荷８０があたかも抵抗性負荷であるように振舞わせることが可能となり、増幅装置６０の利得変動を抑制し、安定した入出力特性を提供することが可能となる。

【0058】

（変形例）
図８は、第１の実施形態の変形例に係る増幅装置６０の構成例を示すブロック図である。この変形例では、図８に示すように、複数の（例えば２つの）第１増幅回路６２Ａと、複数の（例えば２つの）第２増幅回路６２Ｂを備える構成となっている。このような構成により、上述した第１の実施形態の効果を維持しつつ、増幅装置６０の出力電力を増加させることができる。

【0059】

なお、第１増幅回路６２Ａと第２増幅回路６２Ｂのそれぞれの数は、図８に示した例に限定されない。例えば、第１増幅回路６２Ａの数を２のままとし、第２増幅回路６２Ｂの数を１としてもよい。また例えば、第１増幅回路６２Ａの数を３以上とし、第２増幅回路６２Ｂの数も３以上としてもよい。

【0060】

（増幅装置の第２の実施形態）
図９は、第２の実施形態に係る増幅装置６０の構成例を示すブロック図である。第２の実施形態に係る増幅装置６０は、第１の実施形態の構成に加えて、第１可変移相器６７Ａ、第２可変移相器６７Ｂ、及び、位相制御回路を少なくとも備えて構成されている。位相制御回路は、例えば、第１位相制御回路６９Ａ、第２位相制御回路６９Ｂ、カプラ６６、カプラ６８Ａ、カプラ６８Ｂを備えて構成されている。

【0061】

第１可変移相器６７Ａは、分配器６１と第１増幅回路６２Ａの間に設けられ、分配器６１から第１増幅回路６２Ａを経由して合成器６３へ至る経路における高周波信号の位相を調整する。一方、第２可変移相器６７Ｂは分配器６１と第２増幅回路６２Ｂの間に設けられ、分配器６１から第２増幅回路６２Ｂを経由して合成器６３へ至る経路における高周波信号の位相を調整する。

【0062】

位相制御回路は、第１増幅回路６２Ａの出力信号（第１出力信号）が入力される合成器の６３の入力端（第１の入力端）における第１位相と、第２増幅回路６２Ｂの出力信号（第２出力信号）が入力される合成器６３の入力端（第２の入力端）における第２位相とが同一の位相となるように、第１可変移相器６７Ａと第２可変移相器６７Ｂとをフィードバック制御する。

【0063】

より具体的には、位相制御回路の第１位相制御回路６９Ａと第２位相制御回路６９Ｂは、どちらも位相検出器を内蔵しており、それぞれの位相検出器で検出される位相が同一となるように、第１可変移相器６７Ａと第２可変移相器６７Ｂの夫々の移相量を制御することで、合成器６３に入力される２つの高周波信号の位相を同一にすることができる。

【0064】

このような位相制御により、第１増幅回路６２Ａや第２増幅回路６２Ｂの夫々の通過位相が熱等の要因で変化した場合でも、合成器６３に入力される２つの高周波信号の位相を同一にすることが可能となり、合成出力を最大値に維持することができる。

【0065】

（増幅回路の第３の実施形態）
図１０は、第３の実施形態に係る増幅装置６０の構成例を示すブロック図である。第１、第２の実施形態では、第１λ／４伝送路６４、第２λ／４伝送路６５は、１／４波長に相当する長さの線路で構成されている。これに対して、第３の実施形態では、第１λ／４伝送路６４、第２λ／４伝送路６５を、図１０に示すように、キャパシタＣとインダクタＬで構成されたＬＣ回路６４、６５で構成されている。
このようなＬＣ回路６４、６５によっても、第１λ／４伝送路６４、第２λ／４伝送路６５と同様に、１／４波長、即ち、９０°の位相シフトが可能であり、第１λ／４伝送路６４、第２λ／４伝送路６５と同様の効果を得ることができる。
図１１は、上述したＬＣ回路６４、６５のいくつかの変形例を示す図である。図１１（ａ）は、２つのキャパシタＣの間にインダクタＬが配置されたπ型（Ｃ－Ｌ－Ｃ）のＬＣ回路６４、６５であり、図１０に示した回路と同じものである。
図１１（ｂ）は、π型（Ｌ－Ｃ－Ｌ）のＬＣ回路６４、６５、図１１（ｃ）は、Ｔ型（Ｌ－Ｃ－Ｌ）のＬＣ回路６４、６５、図１１（ｄ）は、Ｔ型（Ｃ－Ｌ－Ｃ）のＬＣ回路６４、６５、を夫々示している。これらのＬＣ回路６４、６５によっても、第１λ／４伝送路６４、第２λ／４伝送路６５と同様の効果を得ることができる。
以上説明してきたように、実施形態の磁気共鳴イメージング装置は、磁気共鳴イメージング装置の高周波増幅器とＲＦコイルとの間に大電力用アイソレータを設けることなく、負荷変動の影響を抑制できる。

【0066】

本発明のいくつかの実施形態を説明したが、これらの実施形態は、例として提示したものであり、発明の範囲を限定することは意図していない。これら実施形態は、その他の様々な形態で実施されることが可能であり、発明の要旨を逸脱しない範囲で、種々の省略、置き換え、変更を行うことができる。これら実施形態やその変形は、発明の範囲や要旨に含まれると同様に、特許請求の範囲に記載された発明とその均等の範囲に含まれるものである。

【符号の説明】

【0067】

１ 磁気共鳴イメージング装置
１２ ＲＦコイル
３３ ＲＦ送信器
６０ 増幅装置
６１ 分配器
６２Ａ 第１増幅回路
６２Ｂ 第２増幅回路
６３ 合成器
６４ 第１λ／４伝送路
６５ 第２λ／４伝送路（インピーダンス変換回路）
６７Ａ 第１可変移相器
６７Ｂ 第２可変移相器
６９Ａ 第１位相制御回路
６９Ｂ 第２位相制御回路

【図1】

【図2】

【図3】

【図4】

【図5】

【図6】

【図7】

【図8】

【図9】

【図10】

【図11】