特開 2024-172297 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】P2024172297

(43)【公開日】2024-12-12

(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 20060101AFI20241205BHJP

   G01N 24/00 20060101ALI20241205BHJP

   G01R 33/36 20060101ALI20241205BHJP

【ＦＩ】

A61B5/055 350

G01N24/00 580Y

G01R33/36

【審査請求】未請求

【請求項の数】9

【出願形態】ＯＬ

(21)【出願番号】P 2023089913

(22)【出願日】2023-05-31

(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】酒光 葵

(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】山木 裕文

(72)【発明者】

【氏名】小野 正彦

【テーマコード（参考）】

4C096

【Ｆターム（参考）】

4C096AB42

4C096AD10

4C096CC31

4C096CC32

4C096CC37

(57)【要約】      （修正有）

【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する。
【解決手段】磁気共鳴イメージング装置は、被検体にＲＦ信号を照射するＲＦコイルと、ＲＦ信号を増幅し、増幅されたＲＦ信号を、負荷に供給する増幅装置と、を備える。増幅装置は、並列に設けられた２つの増幅回路と、２つの増幅回路のうちの増幅回路の出力端と負荷との間に設けられたインピーダンス変換回路と、を有する並列要素回路を複数備える。インピーダンス変換回路は、複数の並列要素回路において、一方の増幅回路の出力端から負荷を見たリアクタンスの極性と、他方の増幅回路の出力端から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構成され、複数の並列要素回路の間において、増幅回路の出力端からインピーダンス変換回路を介して負荷側を見たインピーダンスが異なるように構成される。
【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、
前記２つの増幅回路のうちの少なくとも１つの増幅回路の出力端と前記負荷との間に設けられたインピーダンス変換回路と、
を有する並列要素回路を複数備え、
前記インピーダンス変換回路は、
前記複数の並列要素回路のそれぞれにおいて、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、他方の増幅回路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構成されると共に、
前記複数の並列要素回路の間において、前記２つの増幅回路のうちの少なくとも１つの増幅回路の出力端から前記インピーダンス変換回路を介して前記負荷側を見たインピーダンスが異なるように構成される、
磁気共鳴イメージング装置。

【請求項2】

前記増幅装置は、
前記増幅回路をｎ（ｎは正の偶数）個、前記並列要素回路をｎ／２個、有して構成され、
前記増幅装置への入力信号を、前記増幅回路のそれぞれの入力にｎ分配する分配器と、
前記ｎ個の増幅回路から出力される出力信号を合成し、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、
前記分配器と前記ｎ個の増幅回路の入力端との間にそれぞれ設けられるｎ個の、位相調整回路としての入力側伝送路と、
前記合成器と前記ｎ個の増幅回路の出力端との間にそれぞれ設けられるｎ個の、前記インピーダンス変換回路としての出力側伝送路と、
をさらに備え、
前記ｎ個の入力側伝送路のそれぞれは、前記ｎ個の増幅回路のうち、ｋ（ｋは１からｎまでの自然数）番目の増幅回路に対しては、（ｎ―ｋ）/２ｎ波長に対応する伝送路長を有する伝送路として構成され、
前記ｎ個の出力側伝送路のそれぞれは、前記ｋ番目の増幅回路に対しては、（ｋ―１）/２ｎ波長に対応する伝送路長を有する伝送路として構成され、
前記入力側伝送路と前記出力側伝送路は、前記ｎ個の増幅回路のそれぞれにおいて、前記入力側伝送路の伝送路長と前記出力側伝送路の伝送路長との和が、（ｎ―１）/２ｎ波長に対応する長さとなるように構成される、
請求項１に記載の磁気共鳴イメージング装置。

【請求項3】

前記並列要素回路のそれぞれにおいて、前記増幅回路の出力端と前記合成器との間の伝送路は、前記他方の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一方の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波長を有する、
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ｎ個の増幅回路は、それぞれの増幅回路の出力端から前記負荷を見たインピーダンスに対する位相と発熱量との関係に基づいて、前記ｎ個の増幅回路の熱が分散されるように前記増幅装置内に配置される、
請求項２に記載の磁気共鳴イメージング装置。

【請求項5】

前記並列要素回路のそれぞれにおいて、前記一方の増幅回路と前記他方の増幅回路とが、前記増幅装置内で互いに隣り合わないように配置される、
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ｎ個の増幅回路は、それぞれ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逆極性のリアクタンスの極性を有する他の増幅回路と、前記増幅装置内で隣り合うように配置される、
請求項２に記載の磁気共鳴イメージング装置。

【請求項7】

前記分配器と前記ｎ個の増幅回路との間に設けられるｎ個の可変移相器と、
前記ｎ個の増幅回路のそれぞれにおいて、１つの増幅回路から出力される出力信号が入力される前記合成器の入力端における第１位相と、他の増幅回路から出力される出力信号が入力される前記合成器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ｎ個の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8】

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、
前記２つの増幅回路のうちのいずれか１つの増幅回路の出力端と前記負荷との間に設けられたインピーダンス変換回路と、
を有する並列要素回路を複数備え、
前記インピーダンス変換回路は、
前記複数の並列要素回路のそれぞれにおいて、
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、他方の増幅回路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構成されると共に、
前記一方の増幅回路と前記他方の増幅回路は、前記増幅装置内で交互に配置される、
磁気共鳴イメージング装置。

【請求項9】

被検体に照射するラーモア周波数のＲＦ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、
前記２つの増幅回路のうちの少なくとも１つの増幅回路の出力端と前記負荷との間に設けられたインピーダンス変換回路と、
を有する並列要素回路を複数備え、
前記インピーダンス変換回路は、
前記複数の並列要素回路のそれぞれにおいて、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構成されると共に、
前記複数の並列要素回路の間において、前記増幅回路の出力端から前記インピーダンス変換回路を介して前記負荷側を見たインピーダンスが異なるように構成される、
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（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。

【0005】

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。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、ＲＦ信号を増幅し、増幅されたＲＦ信号を、ＲＦコイル及び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、を備える。増幅装置は、並列に設けられた２つの増幅回路と、２つの増幅回路のうちの少なくとも１つの増幅回路の出力端と負荷との間に設けられたインピーダンス変換回路と、を有する並列要素回路を複数備える。インピーダンス変換回路は、複数の並列要素回路のそれぞれにおいて、一方の増幅回路の出力端から負荷を見たリアクタンスの極性と、他方の増幅回路の出力端から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構成されると共に、複数の並列要素回路の間において、増幅回路の出力端からインピーダンス変換回路を介して負荷側を見たインピーダンスが異なるように構成される。

【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】比較例（１）に係る増幅装置の構成とその課題を説明する第１の図。

【図5】比較例（２）に係る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7】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8】負荷の位相に基づいた増幅回路のドレイン電流について説明する図。

【図9】スミスチャートにおいて負荷の位相と発熱の関係を説明する図。

【図10】増幅回路が熱分散するための増幅装置内での配置を説明する図。

【図11】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12】複数の増幅回路の増幅装置内での第１の配置例の図。

【図13】複数の増幅回路の増幅装置内での第２の配置例の図。

【図14】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15】増幅回路が熱分散するための増幅装置内での配置を説明する図。

【図16】第２の実施形態に係る複数の増幅回路の増幅装置内での配置例の図。

【図17】第３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18】第４の実施形態に係る増幅装置の入力側伝送路及び出力側伝送路を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（例えば、患者）Ｐ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Ｐの撮像領域であるボア（すなわち、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（図示を省略）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Ｐ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Ｐ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Ｐ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Ｐ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Ｐ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Ｐ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Ｐから放出される磁気共鳴信号を被検体Ｐ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Ｐの撮像部位に応じて、頭部用、胸部用、脊椎用、下肢用、或いは全身用等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及びＲＦ受信器３２をそれぞれ駆動することによって被検体Ｐ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、後述するコンソール４００の処理回路４０と同様に、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の一部（または、全部）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Ｐの相対的な位置関係、或いは、被検体Ｐ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、８分の３波長に対応する伝送路長を有する入力側伝送路６４Ａ（以下、第１の３λ／８伝送路６４Ａと呼ぶ）、４分の１波長に対応する伝送路長を有する入力側伝送路６４Ｂ（以下、第１のλ／４伝送路６４Ｂと呼ぶ）、８分の１波長に対応する伝送路長を有する入力側伝送路６４Ｃ（以下、第１のλ／８伝送路６４Ｃと呼ぶ）、第１増幅回路６２Ａ、第２増幅回路６２Ｂ、第３増幅回路６２Ｃ、第４増幅回路６２Ｄ、８分の１波長に対応する伝送路長を有する出力側伝送路６５Ｂ（以下、第２のλ／８伝送路６５Ｂと呼ぶ）、４分の１波長に対応する伝送路長を有する出力側伝送路６５Ｃ（以下、第２のλ／４伝送路６５Ｃと呼ぶ）、８分の３波長に対応する伝送路長を有する出力側伝送路６５Ｄ（以下、第２の３λ／８伝送路６５Ｄ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、第２入力信号、第３入力信号、及び第４入力信号に分配する。

【0032】

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１の３λ／８伝送路６４Ａが設けられている。

【0033】

第２増幅回路６２Ｂは第２入力信号を増幅する。分配器６１と第２増幅回路６２Ｂの入力端との間には第１のλ／４伝送路６４Ｂが設けられている。第２増幅回路６２Ｂの出力端と合成器６３との間には第２のλ／８伝送路６５Ｂが設けられている。

【0034】

第３増幅回路６２Ｃは第３入力信号を増幅する。分配器６１と第３増幅回路６２Ｃの入力端との間には第１のλ／８伝送路６４Ｃが設けられている。第３増幅回路６２Ｃの出力端と合成器６３との間には第２のλ／４伝送路６５Ｃが設けられている。

【0035】

第４増幅回路６２Ｄは第４入力信号を増幅する。第４増幅回路６２Ｄの出力端と合成器６３との間には第２の３λ／８伝送路６５Ｄが設けられている。

【0036】

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、第２増幅回路６２Ｂから出力される第２出力信号、第３増幅回路６２Ｃから出力される第３出力信号、及び第４増幅回路６２Ｄから出力される第４出力信号、を合成し、合成された信号を負荷８０に出力する。後述するように、第２のλ／８伝送路６５Ｂ、第２のλ／４伝送路６５Ｃ、及び第２の３λ／８伝送路６５Ｄは、インピーダンス変換回路として機能する。

【0037】

入力信号を分配器６１で４系統に分配し、第１増幅回路６２Ａ、第２増幅回路６２Ｂ、第３増幅回路６２Ｃ、及び第４増幅回路６２Ｄの４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。

【0038】

一方、第１の３λ／８伝送路６４Ａ、第１のλ／４伝送路６４Ｂ、第１のλ／８伝送路６４Ｃ、第２のλ／８伝送路６５Ｂ、第２のλ／４伝送路６５Ｃ、及び第２の３λ／８伝送路６５Ｄ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。こ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、比較例に係る増幅装置の構成と、その課題を説明する。

【0039】

図４（ａ）は、比較例（１）に係る増幅装置の構成を示すブロック図である。図４は、入力信号を分配器で２系統に分配した例であるが、図３を対比してわかるように、比較例（１）の増幅装置は、実施形態に係る増幅装置６０に備えられている入力側伝送路６４Ａ乃至６４Ｃと、出力側伝送路６５Ｂ乃至６５Ｄとを有していない。

【0040】

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Ｐ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、負荷から増幅装置の各増幅回路の出力端に向かう反射信号が発生する。

【0041】

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。

【0042】

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。

【0043】

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（すなわち、増加方向か低下方向か）が逆になることが知られている。

【0044】

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。

【0045】

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、比較例（２）に係る増幅装置の構成を示すブロック図である。この比較例（２）の増幅装置では、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。

【0046】

しかしながら、比較例（２）の増幅装置では、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。

【0047】

そこで、実施形態に係る増幅装置６０では、入力側伝送路６４Ａ乃至６４Ｃと、出力側伝送路６５Ｂ乃至６５Ｄ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。

【0048】

図６は、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。図６（ａ）は、図３に示した実施形態に係る増幅装置６０の構成のうち、第１増幅回路６２Ａ及び第３増幅回路６２Ｃで構成される並列要素回路のみを抽出して示している。並列要素回路とは、並列に設けられた２つの増幅回路の組み合わせである。

【0049】

図６（ａ）に示すように、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。

【0050】

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容量性の場合、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。

【0051】

一方、第３増幅回路６２Ｃ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２のλ／４伝送路６５Ｃが設けられている。このため、負荷８０が容量性（すなわち、負荷８０のリアクタンス成分の極性が負）の場合、第３増幅回路６２Ｃの出力端から負荷側を見たインピーダンスは誘導性（すなわち、負荷８０のリアクタンス成分の極性が正）になる。

【0052】

より具体的には、第２のλ／４伝送路６５Ｃは、第２のλ／４伝送路６５Ｃ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２のλ／４伝送路６５Ｃと第３増幅回路６２Ｃ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。言い換えると、第２のλ／４伝送路６５Ｃを第３増幅回路６２Ｃと合成器６３との間に設けたことにより、第３増幅回路６２Ｃ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。

【0053】

すなわち、第２のλ／４伝送路６５Ｃは、第３増幅回路６２Ｃ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。

【0054】

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１の３λ／８伝送路６４Ａと、第３増幅回路６２Ｃと分配器６１との間に設けられている第１のλ／８伝送路６４Ｃとは、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として機能する。

【0055】

図６（ｃ）は、第３増幅回路６２Ｃの入出力特性を示す図である。第３増幅回路６２Ｃ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３増幅回路６２Ｃ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６（ｄ）は、第１増幅回路６２Ａの出力と第３増幅回路６２Ｃの出力の合成出力（すなわち、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３増幅回路６２Ｃ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】

図７は、図６とは逆に、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７（ａ）に示す増幅装置６０の構成は、図６（ａ）に示した構成と同じである。

【0058】

図７（ａ）に示すように、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。

【0059】

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誘導性の場合、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増加する傾向となる。

【0060】

一方、第３増幅回路６２Ｃ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２のλ／４伝送路６５Ｃが設けられている。このため、負荷８０が誘導性（すなわち、負荷８０のリアクタンス成分の極性が正）の場合、第３増幅回路６２Ｃの出力端から負荷側を見たインピーダンスは容量性（すなわち、負荷８０のリアクタンス成分の極性が負）になる。

【0061】

図７（ｃ）は、第３増幅回路６２Ｃの入出力特性を示す図である。第３増幅回路６２Ｃ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、第３増幅回路６２Ｃ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。

【0062】

図７（ｄ）は、第１増幅回路６２Ａの出力と第３増幅回路６２Ｃの出力の合成出力（すなわち、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３増幅回路６２Ｃ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。

【0063】

上述したように、第１の実施形態の第１増幅回路６２Ａと第３増幅回路６２Ｃで構成される並列要素回路では、第３増幅回路６２Ｃと合成器６３との間に、第２のλ／４伝送路６５Ｃが、インピーダンス変換回路として設けられている。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。

【0064】

第１の実施形態に係る増幅装置６０の第２増幅回路６２Ｂ及び第４増幅回路６２Ｄで構成される他の並列要素回路についても、図６及び図７を用いて説明した並列要素回路の作用効果と同様の作用効果がある。すなわち、並列要素回路は、２つの増幅回路のうちの少なくとも１つの増幅回路の出力端と負荷との間にインピーダンス変換回路を備える。インピーダンス変換回路により、一方の増幅回路の出力端から負荷を見たリアクタンスの極性と、他方の増幅回路の出力端から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構成される。

【0065】

言い換えると、増幅回路の出力端と合成器との間の伝送路は、他方の増幅回路の出力端から負荷側を見たインピーダンスが一方の増幅回路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波長に対応する伝送路長を有する。増幅装置６０は、第１増幅回路６２Ａ及び第３増幅回路６２Ｃと、第２増幅回路６２Ｂ及び第４増幅回路６２Ｄとの２つの並列要素回路を備えている。そのため、２つの並列要素回路のそれぞれにおいて、増幅装置６０の利得変動を抑制し、全体としても安定した入出力特性を提供することが可能となる。

【0066】

なお、図３に示されるように、第１増幅回路６２Ａ、第２増幅回路６２Ｂ、第３増幅回路６２Ｃ、及び第４増幅回路６２Ｄでは、それぞれの増幅回路の出力端からインピーダンス変換回路を介して負荷側を見たインピーダンスが異なっている。つまり、各並列要素回路を構成する２つの増幅回路のうちの少なくとも１つの増幅回路の出力端からインピーダンス変換回路を介して負荷側を見たインピーダンスが、複数（第１の実施形態では２つ）の並列要素回路の間において、異なるように構成される。増幅装置６０は、このような複数の並列要素回路によって構成されることで、増幅回路の熱分散（すなわち、放熱）が可能となる。以下、図８及び図９を用いて、増幅装置６０内における複数の増幅回路の配置と増幅回路の熱分散の作用効果を説明する。

【0067】

図８は、負荷８０の位相に基づいた増幅回路のドレイン電流について説明する図である。なお、ここで、「負荷８０の位相」とは、増幅回路の出力端から負荷８０側を見たときの複素インピーダンスの位相（又は複素反射係数の位相）のことである。図８は、比較例（１）に係る増幅装置において、負荷８０の位相を０°、４５°、９０°、１３５°、１８０°、－１３５°、－９０°、－４５°に変化させた場合の増幅回路のドレイン電流を模式的に示している。図８に示すように、負荷８０の位相が－９０°（容量性側）に近いほど増幅回路のドレイン電流は大きくなり、負荷８０の位相が９０°（誘導性側）に近いほど増幅回路のドレイン電流は小さくなる傾向がある。そのため、ドレイン電流が大きい場合（容量性側）に増幅回路の発熱が大きくなり、ドレイン電流が小さい場合（誘導性側）に増幅回路の発熱が小さくなる傾向がある。

【0068】

図９は、スミスチャートにおいて負荷８０の位相と発熱の関係を説明する図である。図９は、それぞれの増幅回路の出力端から負荷８０を見たインピーダンスに対する位相（すなわち、負荷８０の位相）が０°、４５°、９０°、１３５°、１８０°、－１３５°、－９０°、－４５°である場合の発熱の温度をハッチングの濃淡で模式的に示している。

【0069】

図９に示すように、負荷８０の位相が－９０°（容量性側）に近いほど増幅回路の発熱は大きくなり、負荷８０の位相が９０°（誘導性側）に近いほど増幅回路の発熱は小さくなる。すなわち、負荷８０の位相が容量性側と誘導性側では発熱量に偏りがある。以下、図１０、図１２、図１３、図１５、及び図１６において、増幅装置を構成する増幅回路の発熱の温度を、図９のハッチングの濃淡を用いて表す。

【0070】

図１０は、複数の増幅回路が熱分散するための増幅装置内での配置を説明する図である。図１０（Ａ）は、負荷８０の位相が－９０°と９０°の２つの並列要素回路で構成される増幅装置の配置例と、図１０（Ｂ）は、負荷８０の位相が－９０°と９０°の並列要素回路と０°と１８０°の並列要素回路とで構成される第１の実施形態に係る増幅装置６０の配置例を示している。

【0071】

図１０（Ａ）の配置例では、増幅装置内で負荷８０の位相が容量性側と誘導性側で偏りがあるため、増幅装置内で発熱量の偏りが生じている。一方、図１０（Ｂ）の配置例では、負荷８０の位相が－９０°、０°、９０°、１８０°となるように配置されているため、増幅装置内で増幅回路の熱が分散されることになる。つまり、第１の実施形態に係る増幅装置６０は、それぞれの増幅回路の出力端から負荷８０を見たインピーダンスに対する位相を分散するように、増幅装置内で増幅回路を配置することで、安定した入出力特性を保ちつつ、増幅装置内における発熱量の偏りを軽減することができる。

【0072】

（増幅装置の第１の実施形態の変形例）
図１１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。第１の実施形態に係る増幅装置６０は、２つの並列要素回路を構成する全４つ増幅回路（すなわち、各並列要素回路を構成する増幅回路は２つ）で構成されている。これに対して、図１１に示すように、第１の実施形態の変形例に係る増幅装置６０は、増幅回路をｎ（ｎは正の偶数）個、並列要素回路をｎ／２個、有して構成される。第１の実施形態の変形例に係る増幅装置６０は、例えば、３つ以上の並列要素回路から構成されてもよい。

【0073】

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、ｎ個の入力信号に分配する。分配器６１でｎ分配された入力信号は、ｎ個の増幅回路のそれぞれに入力される。

【0074】

分配器６１とｎ個の増幅回路の入力端との間にｎ個の入力側伝送路１６４（図１１では１６４Ａ、１６４Ｂ、及び１６４Ｃ）がそれぞれ設けられる。入力側伝送路は位相調整回路として機能する。ｎ個の入力側伝送路１６４のそれぞれは、ｎ個の増幅回路のうち、ｋ（ｋは１からｎまでの自然数）番目の増幅回路に対しては、（ｎ―ｋ）/２ｎ波長に対応する伝送路長を有する伝送路として構成される。なお、ｋ＝ｎ番目の経路に関しては入力側伝送路を実質的に設けない（付加しない）構成としている。

【0075】

合成器６３とｎ個の増幅回路の出力端との間にｎ個の出力側伝送路１６５（図１１では１６５Ｂ、１６５Ｃ、及び１６５Ｄ）がそれぞれ設けられる。出力側伝送路はインピーダンス変換回路として機能する。ｎ個の出力側伝送路のそれぞれは、ｋ番目の増幅回路に対しては、（ｋ―１）/２ｎ波長に対応する伝送路長を有する伝送路として構成される。なお、ｋ＝１番目の経路に関しては、出力側伝送路を実質的に設けない（付加しない）構成としている。

【0076】

なお、入力側伝送路と出力側伝送路は、ｎ個の増幅回路のそれぞれにおいて、入力側伝送路の伝送路長と出力側伝送路の伝送路長との和が、（ｎ―１）/２ｎ波長に対応する長さとなるように構成される。

【0077】

例えば、図１１では、分配器６１と第１増幅回路１６２Ａ、第２増幅回路１６２Ｂ、及び第（ｎ―１）増幅回路１６２Ｃの入力端との間には、λ（ｎ―１）/２ｎ、λ（ｎ―２）/２ｎ、及びλ/２ｎの入力側伝送路１６４Ａ、１６４Ｂ、及び１６４Ｃがそれぞれ設けられている。第２増幅回路１６２Ｂ、第（ｎ―１）増幅回路１６２Ｃ、及び第ｎ増幅回路１６２Ｄの出力端と合成器６３との間には、λ/２ｎ、λ（ｎ―２）/２ｎ、及びλ（ｎ―１）/２ｎの出力側伝送路１６５Ｂ、１６５Ｃ、及び１６５Ｄが設けられている。

【0078】

合成器６３は、ｎ個の増幅回路から出力される出力信号を合成し、合成された信号をＲＦ信号としてＲＦコイルに供給する。つまり、入力信号を分配器６１でｎ系統に分配し、ｎ個の増幅回路で増幅した後に合成する。以下、第１の実施形態の変形例の増幅回路の熱分散の作用効果について説明する。

【0079】

図１２は、実施形態１の変形例に係る増幅装置６０の増幅装置内での第１の配置例の図である。図１２の増幅装置６０は、複数の増幅回路の一例としてｎが８個の増幅回路３６２Ａ～３６２Ｈと、入力側伝送路３６４Ａ～３６４Ｇと、出力側伝送路３６５Ｂ～３６５Ｈとで構成される。図１２は、負荷８０の位相が－９０°と９０°の並列要素回路、０°と１８０°の並列要素回路、－４５°と１３５°の並列要素回路、及び４５°と－１３５°の並列要素回路で構成される増幅装置６０の配置例を示している。

【0080】

図１２の配置例では、増幅装置内において、負荷８０の位相が－９０°、－４５°、０°、４５°、９０°、１３５°、１８０°、－１３５°となる８個の増幅回路３６２Ａ～３６２Ｈを、例えば、一列となるように順に配置している。この配置例では、例えば、増幅回路３６２Ａと増幅回路３６２Ｂとが隣り合って配置され、増幅回路３６２Ｂと増幅回路３６２Ｃとが隣り合って配置される。言い換えると、３６０°をｎ個で分割し、それぞれの増幅回路に等間隔でｎ個に分割された位相が位相順に配置されている。図９のスミスチャートで示されるような、それぞれの増幅回路の出力端から負荷８０を見たインピーダンスに対する位相と発熱量との関係に基づいて、ｎ個の増幅回路を増幅装置内に配置することによって、増幅装置内における発熱量の偏りが軽減される。つまり、ｎ個の増幅回路の熱が分散されることになる。

【0081】

図１３は、図１２の増幅装置６０における別の配置例である。図１３の配置例では、増幅装置内において、負荷８０の位相が９０°、－４５°、０°、４５°、－９０°、１３５°、１８０°、－１３５°となる８個の増幅回路３６２Ａ～３６２Ｈを、例えば、一列となるように順に配置している。この配置例では、例えば、増幅回路３６２Ｅと増幅回路３６２Ｂとが隣り合って配置され、増幅回路３６２Ｂと増幅回路３６２Ｃとが隣り合って配置される。このように、３６０°をｎ個で分割し、それぞれの増幅回路に等間隔でｎ個に分割された位相がその位相順に並んでいなくてもよい。例えば、増幅装置６０は、ｎ個の増幅回路を、それぞれの増幅回路の出力端から負荷を見たリアクタンスの極性と逆極性のリアクタンスの極性を有する他の増幅回路と、増幅装置内で隣り合うように配置してもよい。

【0082】

また、例えば、増幅装置６０は、並列要素回路のそれぞれにおいて、２つの増幅回路のうち、一方の増幅回路と他方の増幅回路とが、増幅装置内で互いに隣り合わないように配置してもよい。具体的には、負荷８０の位相が－９０°と９０°、０°と１８０°、－４５°と１３５°、及び４５°と－１３５°のそれぞれの並列要素回路が、並列要素回路を構成する２つの増幅回路間で隣り合わない配置でもよい。

【0083】

第１の実施形態の変形例に係る増幅装置６０は、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。

【0084】

（増幅装置の第２の実施形態）
図１４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の実施形態の変形例に係る増幅装置６０と同様に、増幅回路をｎ（ｎは正の偶数）個、並列要素回路をｎ／２個、有して構成される。一方で、第２の実施形態に係る増幅装置６０は、第１の実施形態の変形例と異なり、複数の並列要素回路の間において、各並列要素回路を構成する２の増幅回路の出力端からインピーダンス変換回路を介して負荷側を見たインピーダンスが異なるように構成されていない。

【0085】

より具体的には、図１４に示すように、第２の実施形態に係る増幅装置６０は、分配器６１、ｎ／２個の第１の４分の１波長の入力側伝送路２６４（以下、第１のλ／４伝送路２６４と呼ぶ）、第１乃至第ｎ／２の増幅回路２６２Ａ、第（ｎ／２＋１）乃至第ｎの増幅回路２６２Ｂ、ｎ／２個の第２の４分の１波長の伝送路２６５（以下、第２のλ／４伝送路２６５と呼ぶ）、及び、合成器６３を備えて構成されている。

【0086】

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、ｎ個の入力信号に分配する。分配器６１でｎ分配された入力信号は、ｎ個の増幅回路のそれぞれに入力される。

【0087】

分配器６１とｎ／２個の第１乃至第ｎ／２の増幅回路２６２Ａの入力端との間に第１の４分の１波長の入力側伝送路２６４がそれぞれ設けられる。入力側伝送路は位相調整回路として機能する。また、合成器６３とｎ／２個の第（ｎ／２＋１）乃至第ｎの増幅回路２６２Ｂの出力端との間に第２の４分の１波長の出力側伝送路２６５がそれぞれ設けられる。出力側伝送路はインピーダンス変換回路として機能する。第１の４分の１波長の入力側伝送路２６４と第２の４分の１波長の出力側伝送路２６５とは、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。

【0088】

ここで、並列要素回路は、１つの入力側伝送路２６４を有する増幅回路２６２Ａと１つの出力側伝送路２６５を有する増幅回路２６２Ｂとの組み合わせである。すなわち、並列要素回路を構成する２つの増幅回路のうち、１つの増幅回路の出力端と負荷８０との間にインピーダンス変換回路が設けられている。このインピーダンス変換回路により、一方の増幅回路の出力端から負荷８０を見たリアクタンスの極性と、他方の増幅回路の出力端から負荷８０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構成されている。

【0089】

合成器６３は、ｎ個の増幅回路から出力される出力信号を合成し、合成された信号をＲＦ信号としてＲＦコイルに供給する。つまり、入力信号を分配器６１でｎ系統に分配し、ｎ個の増幅回路で増幅した後に合成する。

【0090】

このような構成により、複数の並列要素回路のそれぞれにおいて、増幅装置６０の利得変動を抑制し、全体としても安定した入出力特性を提供することが可能となる。また、増幅装置６０の出力電力を増加させることができる。以下、複数の増幅回路の増幅装置内での配置による熱分散について、図１５及び図１６を用いて説明する。

【0091】

図１５は、複数の増幅回路が熱分散するための増幅装置内での配置を説明する図である。図１５は、負荷８０の位相が－９０°と９０°の４つの並列要素回路で構成される増幅装置において、負荷８０の位相が－９０°、－９０°、－９０°、－９０°、９０°、９０°、９０°、９０°となるように増幅装置内で４個の増幅回路３６２Ａと４個の増幅回路３６２Ｂとがそれぞれ配置されている例である。このように、増幅装置内で容量性側と誘導性側で偏りがある配置であると、増幅装置内で発熱量の偏りが生じ、特に、発熱が大きい容量性側（例えば、図１５の点線枠Ｓ内）では、増幅回路で熱が拡散されにくくなる。

【0092】

一方、図１６は、図１５と同じ負荷８０の位相が－９０°と９０°の４つの並列要素回路で構成される増幅装置において、負荷８０の位相が－９０°、９０°、－９０°、９０°、－９０°、９０°、－９０°、９０°となるように増幅装置内で４個の増幅回路３６２Ａと４個の増幅回路３６２Ｂとが交互に配置されている例である。このように、第２の実施形態に係る増幅装置６０は、複数の増幅回路２６２Ａ，２６２Ｂのうち、発熱が大きい容量性側の増幅回路２６２Ａと、発熱が小さい誘導性側の増幅回路２６２Ｂとを、それぞれ増幅装置内で交互に配置することで、増幅装置内における発熱量の偏りを軽減することができる。

【0093】

（増幅装置の第３の実施形態）
図１７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３の実施形態に係る増幅装置６０は、第１の実施形態の変形例に係る構成に加えて、ｎ（ｎは正の偶数）個の可変移相器、及び位相制御回路を少なくとも備えて構成されている。なお、図１７ではｎ個の増幅回路のうち、４つの増幅回路のみを示しているが、増幅回路の数を限定するものではない。第３の実施形態に係る増幅装置６０は、例えば、第１の実施形態の変形例に係る構成に加えて、分配器６６、ｎ個の可変移相器６７（図１７では６７Ａ乃至６７Ｄ）と、位相制御回路６９、ｎ個のカプラ６８（図１７では６８Ａ乃至６８Ｄ）を備えて構成される。

【0094】

ｎ個の第１乃至第ｎの可変移相器６７は、分配器６１とｎ個の第１乃至第ｎの入力側伝送路１６４（図１７では１６４Ａ乃至１６４Ｄ）との間にそれぞれ設けられる。そしてｎ個の第１乃至第ｎの可変移相器６７は、分配器６１から第１乃至第ｎの増幅回路１６２（図１７では１６２Ａ乃至１６２Ｄ）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。

【0095】

位相制御回路は、第１乃至第ｎのｎ個の増幅回路のうち１つの増幅回路の出力信号（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１出力信号を出力する１つの増幅回路の他の（ｎ－１）個の増幅回路の出力信号（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、それぞれの可変移相器６７をフィードバック制御する。

【0096】

より具体的には、位相制御回路６９は、位相検出器を内蔵しており、それぞれの増幅回路に対して位相検出器で検出される位相が同一となるように、第１乃至第ｎのｎ個の可変移相器６７のそれぞれの移相量を制御することで、合成器６３に入力されるｎ個の高周波信号の位相を同一にすることができる。

【0097】

このような位相制御により、第１乃至第ｎの増幅回路６２のそれぞれ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ｎ個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。

【0098】

（増幅装置の第４の実施形態）
第１の実施形態、第１の実施形態の変形例、第２の実施形態、及び第３の実施形態では、入力側伝送路及び出力側伝送路は、所定の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４の実施形態は、入力側伝送路６４、１６４、２６４、及び出力側伝送路６５、１６５、２６５を、図１８（ａ）で示すキャパシタＣとインダクタＬで構成されたπ型（Ｃ－Ｌ－Ｃ）のＬＣ回路で構成する。また、ＬＣ回路は、図１８（ｂ）に示すように、２つのインダクタＬの間にキャパシタＣが配置されたπ型（Ｌ－Ｃ－Ｌ）のＬＣ回路であってもよい。また、ＬＣ回路は、図１８（ｃ）に示すように、Ｔ型（Ｌ－Ｃ－Ｌ）のＬＣ回路、図１８（ｄ）に示すように、Ｔ型（Ｃ－Ｌ－Ｃ）のＬＣ回路であってもよい。これらのＬＣ回路によっても、所定の波長に相当する位相シフトが可能であり、所定の波長に相当する長さの線路で構成された入力側伝送路及び出力側伝送路と同様の効果を得ることができる。

【0099】

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。

【0100】

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】

【0101】

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 ６２（６２Ａ、６２Ｂ、６２Ｃ、６２Ｄ）、１６２（１６２Ａ、１６２Ｂ、１６２Ｃ、１６２Ｄ）、２６２（２６２Ａ、２６２Ｂ）、３６２（３６２Ａ、３６２Ｂ、３６２Ｃ、３６２Ｄ、３６２Ｅ、３６２Ｆ、３６２Ｇ、３６２Ｈ）…増幅回路 ６３…合成器 ６４（６４Ａ、６４Ｂ、６４Ｃ）、１６４（１６４Ａ、１６４Ｂ、１６４Ｃ）、２６４、３６４（３６４Ａ、３６４Ｂ、３６４Ｃ、３６４Ｄ、３６４Ｅ、３６４Ｆ、３６４Ｇ）…入力側伝送路 ６５（６５Ｂ、６５Ｃ、６５Ｄ）、１６５（１６５Ｂ、１６５Ｃ、１６５Ｄ）、２６５、３６５（３６５Ｂ、３６５Ｃ、３６５Ｄ、３６５Ｅ、３６５Ｆ、３６５Ｇ、３６５Ｈ）…出力側伝送路 ６６…分配器 ６７…可変移相器 ６９…位相制御回路 ８０…負荷

【図1】

【図2】

【図3】

【図4】

【図5】

【図6】

【図7】

【図8】

【図9】

【図10】

【図11】

【図12】

【図13】

【図14】

【図15】

【図16】

【図17】

【図18】