特許 7025417 無線磁気共鳴エネルギー収集及びコイル離調

(19)【発行国】日本国特許庁(JP)

(12)【公報種別】特許公報(B2)

(11)【特許番号】

(24)【登録日】2022-02-15

(45)【発行日】2022-02-24

(54)【発明の名称】無線磁気共鳴エネルギー収集及びコイル離調

(51)【国際特許分類】

   A61B 5/055 20060101AFI20220216BHJP

   G01R 33/32 20060101ALI20220216BHJP

   G01R 33/3415 20060101ALI20220216BHJP

【ＦＩ】

A61B5/055 355

A61B5/055 390

G01R33/32

G01R33/3415

【請求項の数】 15

(21)【出願番号】P 2019516686

(86)(22)【出願日】2017-09-28

(65)【公表番号】

(43)【公表日】2019-12-05

(86)【国際出願番号】 EP2017074629

(87)【国際公開番号】W WO2018060332

(87)【国際公開日】2018-04-05

【審査請求日】2020-09-25

(31)【優先権主張番号】62/401,326

(32)【優先日】2016-09-29

(33)【優先権主張国・地域又は機関】US

(73)【特許権者】

【識別番号】590000248

【氏名又は名称】コーニンクレッカ フィリップス エヌ ヴェ

【氏名又は名称原語表記】ＫＯＮＩＮＫＬＩＪＫＥ ＰＨＩＬＩＰＳ Ｎ．Ｖ．

(74)【代理人】

【識別番号】110001690

【氏名又は名称】特許業務法人Ｍ＆Ｓパートナーズ

(72)【発明者】

【氏名】オーティス ティモシー

(72)【発明者】

【氏名】ガンティ アースリス

【審査官】後藤 順也

(56)【参考文献】

【文献】特開２０１２－０５０５０７（ＪＰ，Ａ）

【文献】特開平０５－０４２１２３（ＪＰ，Ａ）

【文献】国際公開第２０１６／００１１８０（ＷＯ，Ａ１）

(58)【調査した分野】(Int.Cl.，ＤＢ名)

Ａ６１Ｂ ５／０５５

Ｇ０１Ｒ ３３／２０－３３／６４

(57)【特許請求の範囲】

【請求項1】

磁気共鳴伝送を検出する無線電力検出センサと、
前記無線電力検出センサによる前記磁気共鳴伝送の検出に基づいて、前記磁気共鳴伝送からエネルギーを収集する無線エネルギー収集回路と、
前記無線電力検出センサ及び前記無線エネルギー収集回路と別に設けられる少なくとも1つの無線周波数コイル素子を、前記無線エネルギー収集回路からの収集されたエネルギーを利用して離調する離調回路と
を備える、磁気共鳴システム。

【請求項2】

前記無線電力検出センサは、前記磁気共鳴伝送が閾値を超えるときを検出し、前記無線電力検出センサは、前記磁気共鳴伝送が前記閾値に達したことの検出に基づく信号を生成し、前記無線エネルギー収集回路に送信する、請求項１に記載の磁気共鳴システム。

【請求項3】

前記閾値は、前記磁気共鳴システムからの動作パルスと相関があり、前記無線エネルギー収集回路は、前記磁気共鳴システムが、送信段階で前記動作パルスを生成するときに、前記磁気共鳴伝送からエネルギーを収集する、請求項２に記載の磁気共鳴システム。

【請求項4】

前記閾値は、前記磁気共鳴システムの動作パルスと相関があり、前記無線エネルギー収集回路は、前記磁気共鳴システムが、受信段階で前記動作パルスを生成しないときには、前記磁気共鳴伝送からエネルギーを収集しない、請求項２に記載の磁気共鳴システム。

【請求項5】

前記磁気共鳴伝送用の磁気共鳴電力を発生させる磁気コイル素子を更に備える、請求項１に記載の磁気共鳴システム。

【請求項6】

前記収集されたエネルギーを蓄電する蓄電体を更に備える、請求項５に記載の磁気共鳴システム。

【請求項7】

前記磁気共鳴システムが、前記無線電力検出センサによって検出される動作パルスを生成するとき、前記磁気共鳴システムは、前記収集されたエネルギーからのエネルギーを前記蓄電体に蓄電する、請求項６に記載の磁気共鳴システム。

【請求項8】

前記磁気共鳴システムが前記動作パルスを生成しないとき、前記離調回路及び前記無線エネルギー収集回路の両方がオフにされる、請求項７に記載の磁気共鳴システム。

【請求項9】

収集された前記エネルギーからのエネルギーは、前記磁気共鳴電力が生成されている間の単一の連続する期間に、前記少なくとも１つの無線周波数コイル素子を離調するために、前記離調回路によって使用される、請求項５に記載の磁気共鳴システム。

【請求項10】

前記磁気共鳴システムは、前記無線電力検出センサで検出した磁気共鳴伝送の電力レベルを所定の閾値と比較し、
前記磁気共鳴システムは、検出された前記磁気共鳴伝送の電力レベルが前記所定の閾値を超えると、前記磁気共鳴伝送を停止する、請求項１に記載の磁気共鳴システム。

【請求項11】

前記離調回路はスイッチを備え、
前記磁気共鳴システムは、前記離調回路内の前記スイッチが短絡回路及び開回路のうちの一方を示すときを検出し、
前記磁気共鳴システムは、短絡回路又は開回路の検出に基づいて、前記磁気共鳴伝送を停止する、請求項５に記載の磁気共鳴システム。

【請求項12】

無線電力検出センサが磁気共鳴伝送を検出するステップと、
無線エネルギー収集回路が、前記無線電力検出センサによる前記磁気共鳴伝送の検出に基づいて、前記磁気共鳴伝送からエネルギーを収集するステップと、
離調回路が、前記無線電力検出センサ及び前記無線エネルギー収集回路と別に設けられる少なくとも1つの無線周波数コイル素子を、前記無線エネルギー収集回路からの収集されたエネルギーを利用して離調するステップと
を有する、磁気共鳴システムの作動方法。

【請求項13】

前記磁気共鳴伝送中に、前記無線周波数コイル素子を離調するかどうかを判断するステップを更に有し、
前記離調するステップは、前記判断するステップにおいて、前記無線周波数コイル素子を離調すると判断された場合に実行される、請求項１２に記載の磁気共鳴システムの作動方法。

【請求項14】

前記磁気共鳴伝送が開始したことを確認するステップを更に有し、
前記判断するステップは、前記磁気共鳴伝送が開始したことを確認するステップの後に実行される、請求項１３に記載の磁気共鳴システムの作動方法。

【請求項15】

前記磁気共鳴システムに対する、所定の安全性検査を実行するステップを更に有し、
前記所定の安全性検査へ合格するステップに基づいて、前記収集するステップが実行される、請求項１２に記載の磁気共鳴システムの作動方法。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

[001] 磁気共鳴撮像システムは、撮像される対象者（たとえば、ヒト）中の水分子中の水素原子核（プロトン）を整列及び再整列させるために磁石を使用する、複雑なシステムである。プロトンの「スピン」を整列させるために、強い第１の磁場が印加され、次いで第２の磁場を印加することによって、体系的に再整列され得る。磁気共鳴撮像システムは、送信段階において、次いでＢ１磁場を選択的に送達するために、無線周波数（ＲＦ：ｒａｄｉｏ ｆｒｅｑｕｅｎｃｙ）コイルを備えることができる。受信段階では、水素原子は元の位置（すなわち、Ｂ１磁場を選択的に送達する前の位置）に戻り、画像を生成するために採取され使用され得る、弱い無線周波数信号を発する。

【背景技術】

【0002】

[002] 受信段階では、弱い無線周波数信号を採取するために、無線周波数表面コイルを、患者及び関心のある身体の一部の近くに配置することができる。送信段階では、かかる無線周波数表面コイルは、水素原子核が再整列されている間に、無線周波数表面コイルを離調するための離調回路を備える。現在、無線周波数表面コイル内の離調回路に電力を供給するために、ガルバニ式直流（ＤＣ）ケーブルが使用されている。各無線周波数表面コイル又はコイル素子は、直流ケーブルに接続された離調回路を備えることができる。離調回路用の直流ケーブルは、システム電源を介して供給される。

【発明の概要】

【0003】

[003] 磁気共鳴撮像システムでは、離調回路用の直流ケーブルは、撮像される対象者に近すぎるところに置かれるとき、組織をやけどさせる可能性がある、無線周波数表面電流の影響を受けやすい。更に、高レベルの直流は、結果として得られる対象者の画像に、Ｂ０アーチファクトを引き起こす可能性がある。

【0004】

[004] 例示的な実施形態は、添付の図面と共に読まれるとき、以下の詳細な説明から最もよく理解される。様々な機能は、必ずしも原寸に比例して描かれているわけではないことを強調しておく。実際、説明を明確にするために、寸法は任意に拡大又は縮小される。適用可能且つ実用的である限り、同様の参照番号は同様の要素を指す。

【図面の簡単な説明】

【0005】

【図1】本開示の典型的な実施形態による、無線磁気共鳴エネルギー収集及びコイル離調のための、磁気共鳴撮像システムの横断面図である。

【図2】本開示の典型的な実施形態による、無線磁気共鳴エネルギー収集及びコイル離調のための、複数の要素の配置構成図である。

【図3】本開示の典型的な実施形態による、無線磁気共鳴エネルギー収集及びコイル離調のための、磁気共鳴撮像システムの横断面図である。

【図4】本開示の典型的な実施形態による、無線磁気共鳴エネルギー収集及びコイル離調のための、磁気共鳴撮像システムの正面断面図である。

【図5】本開示の典型的な実施形態による、無線磁気共鳴エネルギー収集及びコイル離調の、作動方法を示す流れ図である。

【図6】本開示の典型的な実施形態による、無線磁気共鳴エネルギー収集及びコイル離調の回路図である。

【図7】本開示の典型的な実施形態による、無線磁気共鳴エネルギー収集及びコイル離調のタイミング図である。

【図8】本開示の典型的な実施形態による、無線磁気共鳴エネルギー収集及びコイル離調の別の回路図である。

【図9】本開示の典型的な実施形態による、無線磁気共鳴エネルギー収集及びコイル離調の別の回路図である。

【図10】本開示の典型的な実施形態による、無線磁気共鳴エネルギー収集及びコイル離調の別の回路図である。

【図11】本開示の典型的な実施形態による、無線磁気共鳴エネルギー収集及びコイル離調のための、１組の命令を有する典型的な汎用コンピュータシステムを示す構成図である。

【図12】本開示の典型的な実施形態による、無線磁気共鳴エネルギー収集及びコイル離調のシーケンス図である。

【発明を実施するための形態】

【0006】

[005] 以下の詳細な説明では、限定ではなく説明を目的として、本教示による実施形態の完全な理解を提供するために、具体的な詳細を開示する代表的な実施形態を示す。よく知られたシステム、デバイス、材料、操作方法及び製造方法の説明は省略して、代表的な実施形態の説明を曖昧にすることを避ける。それにもかかわらず、当業者の範囲内であるシステム、デバイス、材料及び方法は本教示の範囲内であり、代表的な実施形態に従って使用される。本明細書で使用される用語は、特定の実施形態を説明することのみを目的としており、限定することを意図するものではないことを理解されたい。定義された用語は、本教示の技術分野において一般に理解され受け入れられている定義された用語の、技術的及び科学的意味に追加するものである。

【0007】

[006] 第１、第２、第３等の用語は、本明細書では様々な要素又は構成要素を説明するために使用されるが、これらの要素又は構成要素は、こうした用語によって限定されるべきではないことが理解されよう。こうした用語は、１つの要素又は構成要素を、別の要素又は構成要素から区別するためにのみ使用されている。したがって、以下で論じる第１の要素又は構成要素は、本発明の概念の教示から逸脱することなく、第２の要素又は構成要素と名付けられ得る。

【0008】

[007] 本明細書で使用される用語は、特定の実施形態を説明することのみを目的としており、限定することを意図するものではない。本明細書及び添付の特許請求の範囲で使用されるように、単数形の用語「ａ」、「ａｎ」及び「ｔｈｅ」は、文脈が明らかに規定していない限り、単数形及び複数形の両方を含むことを意図する。更に、本明細書で使用されるときの用語「備える（現在形）」、「備える（現在進行形）」、及び／又は同様の用語は、述べられた特徴、要素、及び／又は構成要素の存在を特定するが、他の１つ又は複数の特徴、要素、構成要素、及び／又はそれらの群の、存在又は追加を排除しない。本明細書で使用されるとき、用語「及び／又は」は、関連する列挙された項目のうちの１つ又は複数の任意の組合せを含む。

【0009】

[008] 別段の記載がない限り、要素又は構成要素が別の要素又は構成要素に「接続される」、「結合される」、又は「隣接する」と言われるとき、その要素又は構成要素は、他の要素又は構成要素に直接接続又は結合されてもよく、或いは介在する要素又は構成要素が存在してもよいことが理解されよう。すなわち、これら及び同様の用語は、１つ又は複数の中間の要素又は構成要素が、２つの要素又は構成要素を接続するために使用される場合を包含する。ただし、要素又は構成要素が別の要素又は構成要素に「直接接続されている」と言われるとき、これは、２つの要素又は構成要素が、中間の又は介在する如何なる要素又は構成要素もなしに、互いに接続される場合のみを包含する。

【0010】

[009] また、「実質的な」又は「実質的に」という用語は、それらの通常の意味に加えて、当業者にとって許容可能な限度内又は程度内にあることを意味することが理解されよう。たとえば、「実質的にキャンセルされた」とは、当業者がそのキャンセルを許容できると見なすであろうことを意味する。同様に、「ほぼ」という用語は、その通常の意味に加えて、当業者にとって許容できる限度内又は許容できる量の範囲内であることを意味する。たとえば、「ほぼ同じ」とは、当業者が、比較される項目が同じであると見なすであろうことを意味する。

【0011】

[010] 上記に鑑みて、本開示は、その様々な態様、実施形態、及び／又は特定の特徴若しくは２次的構成要素のうちの１つ又は複数を通じて、それによって以下に具体的に述べる１つ又は複数の利点を引き出すことを意図している。限定ではなく説明を目的として、本教示による実施形態の完全な理解を提供するために、具体的な詳細を開示する例示的な実施形態を示す。ただし、本明細書に開示された特定の詳細から逸脱する本開示と一致する他の実施形態は、添付の特許請求の範囲内に収まる。更に、例示的な実施形態の説明を不明瞭にしないように、よく知られた装置及び方法の説明は省略される。かかる方法及び装置は、本開示の範囲内である。

【0012】

[011] 本明細書に記載されているように、磁気共鳴（ＭＲ）送信段階中に送信されたエネルギーは、検出され、収集され、そして磁気共鳴撮像システムで使用される１つ又は複数の回路に電力を供給するために再利用される。再利用されるエネルギーで電力を供給される回路は、たとえば、磁気共鳴送信段階における電力レベルを検出する電力検出回路、及び磁気共鳴送信段階中にコイルを離調する離調回路を含み得る。コイルは、撮像されている対象者の上又は近くに配置された無線周波数表面コイルを含む、無線周波数コイルである。無線周波数表面コイルは、アレイ内でただ１つの要素であり、磁気共鳴撮像システムを用いて作業するために、複数のかかる無線周波数表面コイルを、対象者の上又は近くに配置することができる。

【0013】

[012] 検出、収集、及び再利用は、磁気共鳴撮像システムからの制御信号なしで実行することができる。更に、本明細書に記載の検出、収集、及び再利用は、送信段階において、磁気共鳴撮像システムによって供給されるエネルギーに対して、無線で実行することができる。すなわち、電力検出センサ又は離調回路に電力を供給するために、たとえばガルバニ式ＤＣ電力ケーブルを使用することなしに、本明細書に記載の検出、収集、及び再利用を実行することができる。

【0014】

[013] 電力検出は、無線電力検出センサを使用して、送信段階中に実行することができる。電力検出は、収集回路及び離調回路をオンにするために供給される信号と同期することができ、それによってエネルギーが収集されて離調回路に供給される。収集されるエネルギーは、送信段階中に、磁気共鳴撮像システムの無線周波数コイルから収集される。収集されるエネルギーは、たとえば、磁気共鳴撮像システムで使用される、電力検出センサ及び離調回路に電力を供給するために使用される。電力検出センサは、磁気共鳴送信段階の間に、高レベルのエネルギーを検出し、また磁気共鳴シーケンスの受信段階の間に、低レベルのエネルギーを検出し、それによって検出、収集、及び再利用を同期させることができる。

【0015】

[014] 図１は、本開示の典型的な実施形態による、無線磁気共鳴エネルギー収集及びコイル離調のための、磁気共鳴撮像システムの横断面図である。図１における磁気共鳴撮像システム１００は、ボアを有する円筒形磁石１０５を備える。磁石１０５は、磁気共鳴撮像システム１００の外面として機能する筐体内に収容されるが、その他の点では、図１の実施形態に関して説明する最も外側の機能要素である。磁気共鳴撮像システム１００の他の要素は、磁石１０５のボアの中に設けられている。更に、撮像されている対象者（図示せず）は、磁石１０５のボアの中に置かれる。上記の円筒形磁石は単なる一例であり、分割円筒形磁石又は開放型磁石を含む、他の種類の磁石を磁気共鳴撮像システムに使用することができる。

【0016】

[015] 図１の磁気共鳴撮像システム１００はまた、磁石１０５のすぐ内側に、円筒形のボディコイル１０６を備える。ボディコイル１０６は、水素原子を励起して整列させる、主たる均一な静磁場を提供する。ボディコイル１０５によって提供される均一磁場の例は、１．５テスラ、３．０テスラ、又は７．０テスラである。本開示は主に水素原子を使用することを説明しているが、本開示の教示はまた、複数の相異なる種類の核／分光撮像技術及びシステムを使用及び適用され得る。無線磁気共鳴エネルギー収集及びコイル離調を使用することができる核／分光撮像技術及びシステムは、リン、ナトリウム及び炭素を含むがこれらに限定されない種類の原子を使用することができる。

【0017】

[016] 図１の磁気共鳴撮像システム１００はまた、磁場勾配コイル１１０を含む。磁場勾配コイル１１０は、ボディコイル１０６のすぐ内側にある。磁場勾配コイルは、Ｘ、Ｙ及びＺ軸に対して関心のある平面を選択するために使用される、比較的低周波のコイルである。磁場勾配コイル１１０は、磁場勾配を使用することによって、磁石の筐体１０５のボア内で、対象者を横切って磁場を発生させるために使用される。これにより、ボア内の相異なる３次元の部分又はスライスが、周波数エンコード座標系及び位相エンコード座標系と関連付けられるようになるという結果をもたらす。

【0018】

[017] 図１の磁気共鳴撮像システム１００はまた、無線周波数コイル１０７を備える。無線周波数コイル１０７は、磁場勾配コイル１１０のすぐ内側にある。無線周波数コイル１０７は、Ｂ１磁場を、撮像領域１０８の選択されたスライスに送達するために使用される。選択されたスライスは、ボア内の１つ又は複数の相異なる３次元の部分と、対称的に対応し得る。Ｂ１磁場を送達した結果として、磁気共鳴撮像システム１００の撮像領域１０８内で、水素原子核の磁気スピンの向きを操作する。無線周波数コイル１０７は、送信段階で使用され、また受信段階に向けたいくつかのシステムで使用される。すなわち、送信サイクルが完了すると、水素原子は元の位置に戻り、弱い無線周波数信号を発する。その元の位置に戻った水素原子からの、こうした弱い無線周波数信号は、磁気共鳴撮像サイクルの受信段階で採取されるものである。

【0019】

[018] 図１で、撮像領域１０８において、無線磁気共鳴エネルギー収集及びコイル離調回路１０９が提供される。無線磁気共鳴エネルギー収集及びコイル離調回路１０９は、以下を含む複数の異なった、そして多様な特徴的機能を提供する。
１．）無線周波数コイル１０７からの磁気共鳴伝送を検出する
２．）送信段階において、磁気共鳴撮像システムの検出された磁気共鳴伝送から、エネルギーを収集する
３．）検出された磁気共鳴伝送を、閾値と比較する
４．）動作パルスが検出されないときには、磁気共鳴撮像システムからエネルギーを収集しない
５．）検出された磁気共鳴伝送から収集されたエネルギーを使って、無線周波数表面コイル素子を離調する

【0020】

[019] すなわち、無線磁気共鳴エネルギー収集及びコイル離調回路１０９は、受信段階の弱い無線周波数信号を採取するために、患者及び関心のある身体の一部の近くに配置される、無線周波数表面コイル１０２を備える。無線磁気共鳴エネルギー収集及びコイル離調回路１０９は、送信段階において、水素原子核が再び整列されている間に、かかる無線周波数表面コイルを離調するための離調回路として機能するようになる。そして、無線磁気共鳴エネルギー収集及び離調回路１０９は、分析及び表示のために、対象者の水素原子からの弱い無線周波数信号のデータを、プロセッサに送信するためのトランシーバを備える。しかし、無線磁気共鳴エネルギー収集及びコイル離調回路１０９はまた、磁気共鳴撮像システム１００からのエネルギーを検出及び選択的に収集して、再利用されるエネルギーで、無線磁気共鳴エネルギー収集及びコイル離調回路１０９に自己電力供給する能力を備える。

【0021】

[020] すなわち上記で説明したように、水素原子核（スピン）等の原子は、最初にボディコイル１０６からの主磁場によって整列され、次いで関心のある撮像面が、磁場勾配コイル１１０のために設定される。無線周波数コイル１０７は、Ｂ１磁場を、撮像領域１０８内の特定のスライスに供給する。無線周波数表面コイル１０２は、再び整列された核（スピン）がその前の位置に戻るときに、結果として生じる比較的弱い無線周波数共鳴信号を採取する。無線磁気共鳴エネルギー収集及びコイル離調回路１０９は、関心のある特定の周波数に同調して、Ｂ１磁場からの共鳴信号を採取することができる。Ｂ０及びＢ１の組み合わされた磁場からのこうした共鳴信号は、画像表示をスクリーン（モニタ）上に表示させるために、再構成することができるように、処理のためにプロセッサに渡される。

【0022】

[021] 無線周波数コイル１０７、磁場勾配コイル１１０、及び／又はボディコイル１０５からのエネルギーは、無線磁気共鳴エネルギー収集及びコイル離調回路１０９によって収集され得る。無線周波数コイル１０７、磁場勾配コイル１１０、及びボディコイル１０５からのエネルギーは、ヒトの身体からの共鳴信号より数桁大きい。無線周波数表面コイル１０２は、ビオ・サバールの法則の原理に基づいて動作する。この共鳴信号を受信するために使用される無線周波数表面コイル１０２は、大きな電流に対応することができる。したがって、患者の安全、及び影響を受け易い受信装置の保護を含む複数の理由のために、送信段階中で、無線周波数コイル１０７、磁場勾配コイル１１０、及び／又はボディコイル１０５から強いエネルギーが放射されるとき、無線磁気共鳴エネルギー収集及びコイル離調回路１０９は、離調する。

【0023】

[022] 図２は、本開示の典型的な実施形態による、無線磁気共鳴エネルギー収集及びコイル離調のための、複数の要素の配置構成図である。図２において、コイルセグメント２０１～２２０は、図１の無線周波数コイル１０７によって再び整列された核（スピン）から運ばれる、変化する無線周波数エネルギーを受け取るために使用される。コイルセグメント２０１～２２０は、たとえば、撮像されている対象者の上又は近くに配置された無線周波数表面コイルである。図２には２０個のコイルセグメント２０１～２２０を示しているが、磁気共鳴撮像システム１００は、本教示の範囲から逸脱することなく、より少ない又はより多い、かかるコイルセグメント２０１～２２０を含む。一例として、最近のある磁気共鳴撮像システムは、本明細書に記載の１つ又は複数の種類のコイル内に、４８個もの相異なるコイルセグメントを有している。

【0024】

[023] それぞれのコイルセグメント２０１～２２０は、対応する離調回路２２１～２４０に接続される。既に説明したように、離調回路２２１～２４０は、具体的には、磁気共鳴撮像システム１００の送信段階中に、無線周波数コイル１０７によって送信されるエネルギーから、コイルセグメント２０１～２２０を減結合するために使用される。すなわち離調回路２２１～２４０は、コイルセグメント２０１～２２０が、送信段階のエネルギーを、無線周波数コイル１０７からコイルセグメント２０１～２２０へ実質的に伝達しないことを確実にするために使用される。離調回路２２１～２４０は、コイルセグメント２０１～２２０に物理的に接続されている。具体的には、特定の離調回路２２１～２４０が、特定のコイルセグメント２０１～２２０専用であり、物理的に接続されているか、そうでなければ物理的に一体化されているなどのように、離調回路２２１～２４０は、コイルセグメント２０１～２２０の構成要素とすら考えられる。

【0025】

[024] 図２において、エネルギー収集回路２４１～２６０は、本明細書で説明したように、無線でエネルギーを収集するために使用される。エネルギー収集回路２４１～２６０は、収集されたエネルギーをバッテリ（図示せず）等のエネルギー蓄電体に蓄電することができ、又はたとえば離調回路２２１～２４０で使用するために、収集されたエネルギーを直接供給する。図２ではまた、電力検出回路２６１～２８０が設けられている。電力検出回路２６１～２８０は、送信段階で、無線周波数コイル１０７からの電力が送信されるときを検出する。無線周波数コイル１０７からの電力の検出は、エネルギー収集回路２４１～２６０に信号を送り、きっかけとなり、起動してエネルギー収集を開始し、離調回路２２１～２４０に、無線周波数コイルの対応するコイルセグメント２０１～２２０を離調させるためのベースとして使用される。

【0026】

[025] 図１の無線周波数コイル１０７は勿論、送信段階における送信及び受信段階における受信の両方に使用される。このような場合、離調回路２２１～２４０は、本明細書に記載されているのと同じやり方で、無線周波数コイル１０７を離調させることができるが、かかる実施形態では、かかる無線周波数コイル１０７によって引き起こされる危険は少ない。しかし、円筒形無線周波数コイル１０７が送信段階での送信及び受信段階での受信の両方に使用されるとき、対象者内の水素原子核からのデータの多くが、さもなければ表面コイルセグメント２０１～２２０によって取り込まれ得るはずのデータと比較して失われる。したがって、送信段階及び受信段階の両方に同じ無線周波数コイル１０７を使用することは、通常好ましくない。

【0027】

[026] 図２において、エネルギー収集回路２４１～２６０と離調回路２２１～２４０との間の接続は、離調回路２２１～２４０に電力を伝達するために使用される、物理的な接続である。更に図示していないが、電力検出回路２６１～２８０は、信号線を介して接続され、エネルギーを収集するとき（及び／又は具体的にはエネルギーを収穫しないとき）に、エネルギー収集回路２４１～２６０に信号を送り、コイルセグメント２０１～２２０を離調するときに離調回路２２１～２４０に信号を送る。

【0028】

[027] 図２は、電力検出回路２６１～２８０、エネルギー収集回路２４１～２６０、離調回路２２１～２４０、及びコイルセグメント２０１～２２０についての１対１の対応関係を示す。しかしたとえば、より大きなサイズのループが存在するとき、複数の離調回路２２１～２４０及びエネルギー収集回路２４１～２６０を、単一の検出回路２６１～２８０又は複数の検出回路２６１～２８０と共に使用することができる。すなわち、あらゆる構成において、電力検出回路２６１～２８０、エネルギー収集回路２４１～２６０、離調回路２２１～２４０、及びコイルセグメント２０１～２２０について、厳密には１対１の対応関係は必要ではない。

【0029】

[028] 図３は、本開示の典型的な実施形態による、無線磁気共鳴エネルギー収集及びコイル離調のための、別の磁気共鳴撮像システムの横断面図である。図３において、磁気共鳴撮像システム３００は、外側磁石３０５、ボディコイル３０６、磁場勾配コイル３１０、及び無線周波数コイル３０７を備え、そのそれぞれが、図１の実施形態における対応する要素と同一、又は類似である。しかし、図１の実施形態における無線磁気共鳴エネルギー収集及びコイル離調回路１０９の代わりに、複数の様々な回路が撮像領域３０８内に設けられている。撮像領域３０８内の回路は、無線周波数（ＲＦ）表面コイル３２０、離調回路３３０、エネルギー収集回路３５０、及び電力検出センサ３７０を含む。

【0030】

[029] 無線周波数表面コイル３２０は、撮像されている対象者内の水素原子から発生する無線周波数信号を採取するために設けられている。このため、無線周波数表面コイル３２０は、撮像領域３０８内の最も下にある要素として示されているが、無線周波数表面コイル３２０は、撮像される対象者の上又は近くに置かれるようになることを理解されたい。離調回路３３０は、無線周波数表面コイルに取り付けられており、送信段階中に無線周波数表面コイル３２０を離調するために使用される。離調回路３３０は、無線周波数コイル３０７から放射され送信されたパルスから、無線周波数表面コイル３２０を減結合する機能を有する。磁気共鳴撮像システムのための基本的な離調の説明は、Ｖａｒｔｉｏｖａａｒａによる米国特許第８，０１３，６０９号（２０１１年９月６日）によって提供されており、その全体が参照により本明細書に組み入れられている。

【0031】

[030] 電力検出センサ３７０は、撮像領域３０８内のどこに配置されてもよい。電力検出センサ３７０はまた、送信段階において、無線周波数コイル３０７から発するパルスを検出する位置にある限り、撮像領域３０８の外側に配置することもできる。図３において、電力検出センサ３７０及びエネルギー収集回路３５０は、無線周波数コイル３０７からのエネルギーを検出及び収集するために設けられ、離調回路３３０に電力を供給し、また離調回路３３０と協調して、送信段階中に無線周波数表面コイル３２０を減結合する。

【0032】

[031] 図３におけるエネルギー収集回路３５０は、離調回路３３０から分離されているが、収集されたエネルギーを離調回路３３０に供給するために、電気的接続部を備える。電力検出センサ３７０は、無線周波数コイル３０７からのパルスを検出する。このパルスは、無線周波数表面コイル３２０が送信段階にあることを、このパルスが示しているかどうかを判定するために使用される、（第１の）予め設定された閾値と相関がある動作パルスである。電力検出センサ３７０は、受信した電力を閾値と比較し、動作パルスが無線周波数コイル３０７から送信され、その結果電力が閾値を超えるときを識別する。電力検出センサ３７０はまた、電力が閾値を下回るときを識別し、パルスが生成されなかったこと、又はパルスの送信が終了したことのいずれかを示す。パルスを確認するための閾値は、パルスがないことを確認するための閾値と同じ閾値であってもよいが、こうした２つの異なる目的に対する閾値はまた異なっていてもよい。電力検出センサ３７０は、信号伝達線によって、収集するエネルギーを調整するためにエネルギー収集回路３５０に接続され、無線周波数表面コイル３２０の離調を調整するために離調回路３３０に接続される。

【0033】

[032] エネルギー収集回路３５０は、たとえば無線周波数コイル３０７から出力されるエネルギーの一部をエネルギー収集回路１５０へ伝達するために、狭い周波数範囲でインピーダンス整合するための整合回路を備えることができる。トランス及びＬネットワークを含む様々な種類の回路を、インピーダンス整合用に使用することができる。使用可能な要素の一例として、インダクタを使用してエネルギーを取り込むことができ、またキャパシタを使用してエネルギー収集回路３５０でエネルギーを蓄電することができる。無線エネルギー収集の具体的な回路例は、図９に関連して以下に説明される。

【0034】

[033] 図４において、磁石の筐体４０５は、磁気共鳴撮像システム４００の外部構造体として、ハッチングパターンで示されている。ボディコイルの筐体４０６は、磁石の筐体４０５のすぐ内側にある。磁場勾配コイルの筐体４１０は、ボディコイルの筐体４０６のすぐ内側にある。無線周波数（ＲＦ）コイルの筐体４０７は、磁場勾配コイルの筐体４１０のすぐ内側にある。制御部の筐体４２０は、磁石の筐体４０５の上に設けられ、たとえばトランシーバなどの外部の回路を収容する。

【0035】

[034] 図４において、２つの電力検出センサ４７０が、無線周波数コイルの筐体４０７内の無線周波数コイルがパルスを送信するときを検出するために、無線周波数表面コイル内に設けられる。電力検出センサ４７０の数は２つに限定されず、本教示の範囲から逸脱することなく、その代わりに１つ、無線周波数コイルの筐体４０７内の無線周波数コイルと同じ数、又は別の数であってもよい。エネルギー収集回路４５０は、無線周波数コイルの筐体４０７内の無線周波数コイル、磁場勾配コイルの筐体４１０内の磁場勾配コイル、及び／又はボディコイルの筐体４０６内のボディコイルから、エネルギーを収集するために設けられている。

【0036】

[035] 更に、離調回路４３０は、無線周波数表面コイル４２０を備えている。エネルギー収集回路４５０によって収集されるエネルギーは、離調回路４３０に供給される。本明細書に記載の通り、エネルギーは、エネルギーが収集されたときにリアルタイムで、又はほぼリアルタイムで離調回路４３０に供給され得る、或いはバッテリ等のエネルギー蓄電体から供給され得る。離調回路４３０は、送信段階中に、電力検出センサ４７０による検出に基づいて、エネルギー収集回路４５０によって収集されたエネルギーを使用して、無線周波数コイル４２０を離調する。

【0037】

[036] 図５は、本開示の典型的な実施形態による、無線磁気共鳴エネルギー収集及びコイル離調の、作動方法を示す流れ図である。図５において、ブロックＳ５０２で、磁気共鳴伝送が放射される。ブロックＳ５０２で放射される磁気共鳴伝送は、典型的には、図１のように、無線周波数コイル１０７からの無線周波数磁気共鳴伝送である。しかし、本明細書を通じてずっと説明しているように、無線周波数コイル１０７からの無線周波数磁気共鳴伝送は、撮像されている対象者内の水素原子核を整列させ、そして選択的に再び整列させるために、ボディコイル１０６及び磁場勾配コイル１１０からの磁気共鳴伝送が開始された後に放射される。ブロックＳ５０２で、放射された磁気共鳴伝送は、無線周波数コイル１０７からの伝送である。

【0038】

[037] ブロックＳ５０４で、放射された磁気共鳴伝送は、たとえば図３における電力検出センサ３７０によって検出される。ブロックＳ５１０で、放射された磁気共鳴伝送は、閾値と比較される。検出された磁気共鳴伝送が閾値の限度内でなかった（ブロックＳ５１０がノーであった）場合、ブロックＳ５１６で、電力を収集することなしに処理を終了する。検出された磁気共鳴伝送が閾値の限度内であった（ブロックＳ５１０がイエスであった）場合、ブロックＳ５１１で、安全性検査が課される。

【0039】

[038] ブロックＳ５１１での安全性検査は、たとえば、離調回路３３０における接続の短絡又は開放検査である。ブロックＳ５１１での安全性検査はまた、検出された磁気共鳴伝送電力の変動が大きすぎるかどうかの検査であり、したがって第２の閾値は、ブロックＳ５１０で使用される（第１の）閾値よりも大きい。安全性検査はまた、すべての無線周波数表面デバイスが無線周波数電力伝送を維持できることを確認し、無線周波数電力が撮像される対象者に集束されていること、及び／又はその他の点では、正常に働いていない無線周波数デバイスがないことを確認するため等、概ね磁気共鳴撮像システム１００、３００に対して実行される。

【0040】

[039] 閾値限度内にない磁気共鳴伝送電力レベルが検出されると、たとえば、安全ではないと見なされる。ブロックＳ５１１で安全性検査に合格しなかった（ブロックＳ５１１がノーであった）場合、ブロックＳ５１６で、エネルギーを収集することなく処理が終了する。ブロックＳ５１１での安全性検査の結果、１つ又は複数のボディコイル３０６、無線周波数コイル３０７、及び磁場勾配コイル３１０に供給されるエネルギーについて、磁気共鳴撮像システム１００全体が遮断される可能性がある。

【0041】

[040] ブロックＳ５１１で安全性検査に合格した（ブロックＳ５１１がイエスであった）場合、Ｓ５１２で、無線周波数表面コイル３２０を離調するかどうかが判定される。ブロックＳ５１２における判定は、たとえば、エネルギーが以前の磁気共鳴伝送から蓄電デバイスに既に蓄電されているかどうかに基づいて、無線周波数表面コイル３２０を離調するか否かの、肯定判定である。ブロックＳ５１２における蓄電デバイス検査は、蓄電デバイスが一杯、又はほぼ一杯かどうかの検査である。一杯の蓄電デバイスは、電力が離調回路３３０で既に利用可能であり、新しい磁気共鳴伝送から更にエネルギーを収集することは不要であることを反映している。ブロックＳ５１２で離調しないと決定された（ブロックＳ５１２がノーであった）場合、ブロックＳ５１６で、エネルギーを収集することなく処理が終了する。

【0042】

[041] ブロックＳ５１２で無線周波数表面コイル３２０を離調することが決定された（ブロックＳ５１２がイエスであった）場合、ブロックＳ５１５で、磁気共鳴エネルギーが現在の磁気共鳴伝送から収集される。ブロックＳ５２０において、収集されたエネルギーを蓄電するか、又は（すぐに）使用するかの決定がなされる。ブロックＳ５２０で、すぐに収集されたエネルギーを使用することが決定された場合、ブロックＳ５２２で、収集されたエネルギーを、バッテリ又は他の中期若しくは長期エネルギー蓄電体に蓄電することなく、収集されたエネルギーを使用して無線周波数表面コイル３２０が離調される。ブロックＳ５２０で、収集されたエネルギーを蓄電することが決定された場合、ブロックＳ５２６で、その後にブロックＳ５３０で離調信号が受信されるまで、エネルギーはエネルギー蓄電体に蓄電される。ブロックＳ５３０で離調信号が受信されると、ブロックＳ５２２で、バッテリからのエネルギーを使用して無線周波数表面コイル３２０を離調する。

【0043】

[042] 図６は、本開示の典型的な実施形態による、無線磁気共鳴エネルギー収集及びコイル離調の回路図である。図６において、磁気共鳴撮像システムは、受信段階中に、たとえば水分子の水素原子核から無線周波数信号を受信する、無線周波数表面コイル６１０を備える。無線周波数表面コイル６１０は、インダクタ６９６及びキャパシタ６９８を具備する、離調回路の要素を備える。無線電力センサ６５０は、無線周波数コイル１０７又は３０７（図示せず）がパルスを送信しているときに、無線周波数コイル１０７又は３０７からのエネルギーを検出し、無線周波数コイル１０７又は３０７からのエネルギーを収集するために、無線エネルギー収集回路６６０と同期させる。

【0044】

[043] 図６において、収集されたエネルギーを使用して、磁気共鳴撮像システム１００に関連する回路に直接電力を供給することができる、又は収集されたエネルギーは、バッテリ等のエネルギー蓄電体６７０に蓄電される。収集されたエネルギーを使用して蓄電するか、又は直接回路に電力供給するかの選択肢を示すために、信号源（直接）又はエネルギー蓄電体６７０が図６に示される。キャパシタ６９８及びインダクタ６９６は、無線周波数コイル６１０のための離調回路として使用される。

【0045】

[044] 図６において、無線電力センサ６５０及び無線エネルギー収集回路６６０は、無線周波数表面コイル６１０のすべてのチャネル要素に対する離調回路の近くに配置される。無線電力センサ６５０及び無線エネルギー収集回路６６０は、エネルギー収集とオフとの間をトグルで切り換えるように、エネルギー蓄電体６７０に接続され得る。エネルギー蓄電体６７０は、たとえばバッテリであり、バックアップを意味する。磁気共鳴撮像システムが送信モードにある間、エネルギーが検出され、収集され、そしてエネルギー蓄電体６７０を充電するか又は離調回路に電力を供給してオンにするために再利用されることになる。受信モードでは、離調回路、無線電力センサ６５０、及び無線エネルギー収集回路６６０はすべてオフにされる。

【0046】

[045] 図７は、本開示の典型的な実施形態による、無線磁気共鳴エネルギー収集及びコイル離調のタイミング図である。図７において、送信、検出、決定、収集、及び離調動作の、６つのタイミングのシーケンスを示す。図７から得られる最も重要な情報は、任意のシーケンスにおけるそれぞれの動作間の相対的なタイミングである。しかし、無線磁気共鳴エネルギー収集及びコイル離調は、図７におけるタイミング又はシーケンスに限定されるものではない。

【0047】

[046] 送信動作中に、無線周波数コイル１０７からの動作パルスは、送信段階で放射される。図７に示す他の４つの動作はすべて、動作パルスが放射されている時間の中で、完全に又は実質的に完全に行われる。動作パルスは、送信動作のまさに開始時に、又はほぼ開始時に、検出動作において検出される。安全性検査（ブロックＳ５１１）及び／又は離調判断（ブロックＳ５１２）等の判断は、検出動作の直後に始まる決定動作において行われる。検出動作及び決定動作は、完全に送信動作中に行われる。

【0048】

[047] 収集動作は、収集作業が許可されたとき等、決定動作が完了した後に開始する。収集動作は、離調動作と完全に又はほぼ完全に一致し、ここでエネルギーは収集され、無線周波数表面コイル３２０を離調させるために使用される。たとえば、収集されたエネルギーがバッテリ等のエネルギー蓄電体に蓄電されることになる一方で、バッテリからのエネルギーが離調操作のために使用されるとき、離調動作のタイミングは収集動作のタイミングから外れる。

【0049】

[048] 図８は、本開示の典型的な実施形態による、無線磁気共鳴エネルギー収集及びコイル離調の、別の回路図である。図８の回路図は、電力検出回路２６１～２８０、電力検出センサ３７０若しくは４７０、及び／又は無線電力センサ６５０等の電力検出回路に関するものである。検出器Ｄ１ ８８１は、たとえば非常に低いＶ１を有するショットキーダイオード、又は同様の検出器素子であり得る。検出器Ｄ１ ８８１の出力は、無線周波数コイル１０７又は３０７からの動作パルスが検出されるときに、検出信号を生成するために、Ｎ段演算増幅器８９０によって増幅される。Ｎ段演算増幅器８９０は、検出器Ｄ１ ８８１の出力を増幅して、Ｎ段演算増幅器８９０から出力される検出信号を生成するための、一連の演算増幅器８９１、８９２、８９３～８９Ｎを備える。

【0050】

[049] 図９は、本開示の典型的な実施形態による、無線磁気共鳴エネルギー収集及びコイル離調の、別の回路図である。図９の回路構成は、インダクタ９８１、キャパシタ９８２、並びに２つのダイオードＤ１ ９８３及びＤ２ ９８４を具備する、離調回路９８０を備える。２つのダイオードＤ１ ９８３及び９８４は、キャパシタ９８２用スイッチとして使用される逆並列のダイオードである。インダクタＬ２によって収集されるエネルギーは、離調回路９８０を備える無線周波数表面コイルを離調するために使用されるが、離調回路９８０以外は図９に示していない。離調回路９８０は無線で、整合回路９３２から、インダクタ９３５及びインダクタ９８２を介して、収集されたエネルギーを受け取る。図９では２つのインダクタによる設計を示しているが、誘導結合に基づく他の種類の結合デバイスもまた、使用することができる。

【0051】

[050] 図９において、逆並列のダイオードＤ１ ９８３及びＤ２ ９８４を切り換えるために、論理信号が離調回路９８０によって受信される。図９にはダイオードＤ１ ９８３及びＤ３ ９８４が示されているが、ダイオードの使用は代表的なものにすぎず、他の電気部品及び／又は回路を、並列ダイオードＤ１ ９８３及びＤ２ ９８４の代わりに使用することができる。論理信号は、無線周波数電力検出回路９５０から、電力管理回路９１０を介して受信され、電力検出回路９５０の、無線周波数コイル１０７又は３０７からの動作パルス検出に基づいて受信される。図９のエネルギー収集回路は、エネルギー蓄電デバイス９１１から、整流器回路９１２及びインダクタ９３５、９８１を介して出力されるエネルギーの一部を伝達するために、ある周波数範囲内でインピーダンス整合を取るための整合回路９３２を備える。

【0052】

[051] 図１０は、本開示の典型的な実施形態による、無線磁気共鳴エネルギー収集及びコイル離調の、別の回路図である。図１０において、離調回路９８０は、表面コイルに関しては示されているが、図９の電力管理回路９１０及び無線周波数電力検出回路９５０は示されていない。

【0053】

[052] 図１０に示すように、表面コイルは、キャパシタＣ１ １０８２、Ｃ２ １０８８、Ｃ３ １０８９、及びＣ３ １０９１を含む。離調回路１０８０は、インダクタＬ２ １０８１、キャパシタＣ１ １０８２、並びに２つの逆並列のダイオードＤ１ １０８３及びＤ２ １０８４を備える、減結合器回路である。図１０の離調回路１０８０は、図９における離調回路９８０と類似、又は同一であり、したがって繰り返しになる説明は省略する。

【0054】

[053] 図１０において、逆並列のダイオードＤ１ １０８３及びＤ２ １０８４はやはり、たとえば無線電力検出器から受信した命令信号に基づいて、離調回路１０８０をオン及びオフにするためのスイッチとして作動する。図１０の表面コイルは、整合回路１０９５に、そして最終的には低雑音増幅器（ＬＮＡ：ｌｏｗ ｎｏｉｓｅ ａｍｐｌｉｆｉｅｒ）１０９９にデータを出力する。低雑音増幅器１０９９は、同軸線を介して出力を供給する。低雑音増幅器１０９９からの出力は、図１０の表面コイルによって受信された、受信無線周波数信号の増幅された出力である。受信された無線周波数信号は、撮像されている対象者内の水分子の水素原子核からのものであり、サイクルの受信段階中に受信される。

【0055】

[054] 本明細書で説明したように、離調回路１０８０は図１０の表面コイルと一体化されており、コンデンサＣ１ １０８２を共有している。離調回路１０８０は、たとえば無線電力検出器からの外部信号によって、選択的にオンにされる。離調回路１０８０は、インダクタＬ２ １０８１を介してバッテリから、又は無線エネルギー収集回路から直接、電力を受け取る。

【0056】

[055] 図１１は、本開示の典型的な実施形態による、無線磁気共鳴エネルギー収集及びコイル離調のための、１組の命令を有する例示的な汎用コンピュータシステムを示す。図１１の実施形態における、例示的な汎用コンピュータシステム１１００は、本明細書に記載の、無線磁気共鳴エネルギー収集及びコイル離調のために、プロセッサを使用して論理動作を実行するデバイスの典型となるものである。汎用コンピュータシステム１１００は、たとえば、図１０の同軸出力からの増幅されたデータを受信するために使用され、画像又はビデオ表示を生成するためのプログラムを実行する。或いは、汎用コンピュータシステム１１００は、たとえば図１～図４及び図６～図１０に示す無線磁気共鳴エネルギー収集及びコイル離調回路によって提供される、物理的安全機能に対して論理的に冗長な安全機能を含む、磁気共鳴撮像システム１００又は３００のための送信シーケンスを制御するために使用される。

【0057】

[056] コンピュータシステム１１００は、本明細書で開示される１つ又は複数の任意の方法或いはコンピュータベースの機能を、コンピュータシステム１１００に実施させることが可能な、１組の命令を有することができる。コンピュータシステム１１００は、独立型のデバイスとして動作してもよく、又はたとえばネットワーク１１０１を使用して、他のコンピュータシステム若しくは周辺デバイスに接続されてもよい。コンピュータシステム１１００は、たとえば図１０の同軸出力を介して、又は図４の制御部の筐体４２０を介して接続される。

【0058】

[057] ネットワーク展開において、コンピュータシステム１１００は、サーバ－クライアントユーザネットワーク環境では、サーバの容量で、又はクライアントユーザコンピュータとして、或いはピアツーピア（又は分散型）ネットワーク環境では、ピアコンピュータシステムとして動作する。コンピュータシステム１１００はまた、据置型コンピュータ、携帯型コンピュータ、パーソナルコンピュータ（ＰＣ）、ラップトップコンピュータ、タブレットコンピュータ、又はマシンが行う動作を指定する１組の命令（順次、又はその他）を実行することができる他の任意のマシン等、様々なデバイスとして実施されてもよく、或いは様々なデバイスに組み込まれ得る。コンピュータシステム１１００は、更に、追加のデバイスを備える統合システム内にある特定のデバイスとして、又は特定のデバイスの中に、組み込まれ得る。特定の実施形態では、コンピュータシステム１１００は、オーディオ、ビデオ、又はデータ通信を提供する電子機器を使用して、実施され得る。更に、ただ１つのコンピュータシステム１１００が示されているが、「システム」という用語は、１つ又は複数のコンピュータの機能を実行するために、１組又は複数組の命令を、個別に又は共同で実行するシステム又は部分的なシステムの、任意の集まりも含むと見なされるものとする。

【0059】

[058] 図１１に示すように、コンピュータシステム１１００は、プロセッサ１１１０を備える。コンピュータシステム１１００用のプロセッサ１１１０は、有形で非一時的な、ランダムアクセスメモリ（ＲＡＭ）及び／又は読み出し専用メモリ（ＲＯＭ）等の専用メモリを備える。本明細書で使用されるとき、用語「非一時的」は、状態が永遠に続く特性としてではなく、ある期間にわたって状態が続くことになる特性として解釈されるべきである。「非一時的」という用語は、具体的には、特定の搬送波又は信号の特性等の束の間の特性、或いはいつでもどこかに一時的にしか存在しない他の形態を否認する。プロセッサは、製品であり、且つ／又は機械部品である。コンピュータシステム１１００用のプロセッサは、本明細書の様々な実施形態において説明されるような機能を実行するために、ソフトウェア命令を実行するように構成される。コンピュータシステム１１００用のプロセッサは、汎用プロセッサであってもよく、又は特定用途向け集積回路（ＡＳＩＣ）の一部であってもよい。コンピュータシステム１１００用のプロセッサはまた、マイクロプロセッサ、マイクロコンピュータ、プロセッサチップ、コントローラ、マイクロコントローラ、デジタルシグナルプロセッサ（ＤＳＰ）、ステートマシン、又はプログラム可能な論理デバイスであってもよい。コンピュータシステム１１００用のプロセッサはまた、現場でプログラム可能なゲートアレイ（ＦＰＧＡ）等のプログラム可能なゲートアレイ（ＰＧＡ）を含む論理回路、又はディスクリートゲート及び／又はトランジスタ論理を含む別の種類の回路であってもよい。コンピュータシステム１１００用のプロセッサは、中央処理装置（ＣＰＵ）、グラフィック処理装置（ＧＰＵ）、又はその両方であってもよい。更に、本明細書に記載の任意のプロセッサは、複数のプロセッサ、並列プロセッサ、又はその両方を含む。複数のプロセッサが、単一のデバイス又は複数のデバイスに含まれるか又はそれらに結合されてもよい。

【0060】

[059] 更にコンピュータシステム１１００は、バス１１０８を介して互いに通信することが可能な、メインメモリ１１２０及びスタティックメモリ１１３０を備える。本明細書に記載のメモリは、データ及び実行可能な命令を格納することが可能で、命令がその中に格納されている間は非一時的な、有形の記憶媒体である。本明細書で使用されるとき、用語「非一時的」は、状態が永遠に続く特性としてではなく、ある期間にわたって状態が続くことになる特性として解釈されるべきである。「非一時的」という用語は、具体的には、特定の搬送波又は信号の特性等の束の間の特性、或いはいつでもどこかに一時的にしか存在しない他の形態を否認する。本明細書に記載のメモリは、製品であり、且つ／又は機械部品である。本明細書に記載のメモリは、データ及び実行可能な命令が、そこからコンピュータによって読み出され得る、コンピュータ可読媒体である。本明細書に記載のメモリは、ランダムアクセスメモリ（ＲＡＭ）、読み出し専用メモリ（ＲＯＭ）、フラッシュメモリ、電気的にプログラム可能な読み出し専用メモリ（ＥＰＲＯＭ）、電気的に消去及びプログラム可能な読み出し専用メモリ（ＥＥＰＲＯＭ）、レジスタ、ハードディスク、又は当技術分野でよく知られた記憶媒体の他の任意の形態であってもよい。メモリは、揮発性又は不揮発性、安全且つ／又は暗号化された、安全でなく且つ／又は暗号化されていないものでもよい。

【0061】

[060] 図示のように、コンピュータシステム１１００は更に、液晶ディスプレイ（ＬＣＤ）、有機発光ダイオード（ＯＬＥＤ）、平面パネルディスプレイ、固体ディスプレイ、又は陰極線管（ＣＲＴ）等のビデオディスプレイ装置１１５０を備える。更にコンピュータシステム１１００は、キーボード／仮想キーボード、接触感知入力スクリーン、又は音声認識を用いた音声入力等の入力デバイス１１６０、及びマウス、又は接触感知入力スクリーン若しくはパッド等のカーソル制御デバイス１１７０を備える。コンピュータシステム１１００はまた、スピーカ又はリモコン等の信号発生デバイス１１９０、及びネットワークインタフェースデバイス１１４０を備えることができる。

【0062】

[061] 代替の実施形態では、特定用途向け集積回路（ＡＳＩＣ）、プログラム可能な論理アレイ、及び他のハードウェア構成部品等の、専用ハードウェア実施態様が、本明細書に記載の方法のうちの１つ又は複数を実施するように構築され得る。本明細書に記載の１つ又は複数の実施形態は、２つ以上の特定の相互接続されたハードウェアモジュール又はデバイスを使用し、モジュール間で、及びモジュールを通じて通信され得る、関連する制御信号及びデータ信号を用いて、機能を実施する。したがって、本開示は、ソフトウェア、ファームウェア、及びハードウェアの実施態様を包含する。本出願におけるいかなるものも、有形の非一時的プロセッサ及び／又はメモリ等のハードウェアではなく、ソフトウェアのみで実施される、又は実施可能であると解釈されるべきではない。

【0063】

[062] 本開示の様々な実施形態によれば、本明細書に記載の方法は、ソフトウェアプログラムを実行するハードウェアコンピュータシステムを使用して実施される。更に、例示的で非限定的な実施形態では、実施態様は、分散処理、コンポーネント／オブジェクト分散処理、及び並列処理を含むことができる。仮想コンピュータシステム処理を、本明細書に記載の方法又は機能のうちの１つ又は複数を実施するように構成することができ、本明細書に記載のプロセッサは、仮想処理環境をサポートするために使用される。

【0064】

[063] 図１２は、本開示の典型的な実施形態による、無線磁気共鳴エネルギー収集及びコイル離調のシーケンス図である。図１２において、送信／受信サイクルを示す。図１２の送信／受信サイクルは、図１１に示すコンピュータシステム１１００によって制御される。図１２において、送信期間Ｔ２、Ｔ６、Ｔ１０、Ｔ１４は、送信段階における無線周波数コイル１０７又は３０７からの、最大約２０マイクロテスラの送信に対応する。受信期間Ｔ４、Ｔ８、Ｔ１２、Ｔ１６は、受信段階における水分子の水素原子核からの、最大約１０ピコテスラまでの受信に対応する。

【0065】

[064] 図１２において、受信後期間Ｔ１、Ｔ５、Ｔ９、Ｔ１３は、最小約１００マイクロ秒である。送信後期間Ｔ３、Ｔ７、Ｔ１１、Ｔ１５は、最小約１０マイクロ秒である。明らかなはずであるが、送信後期間は受信後期間よりも著しく短い。これは、撮像されている対象者内の水分子の刺激された水素原子核からの無線周波数信号が最初から比較的弱いので、送信後すぐに受信動作を開始する必要があるためである。

【0066】

[065] したがって、無線磁気共鳴エネルギー収集及びコイル離調は、磁気共鳴撮像システム１００、３００の主電源に接続された直流ケーブルを使用することなしに、無線周波数表面コイル３２０等のコイルの離調を可能にする。無線磁気共鳴エネルギー収集及びコイル離調は、送信段階において、コイル伝送からのエネルギーを再利用することを可能にする。本明細書では網羅的に説明されていないが、エネルギーの収集は、無線周波数コイル１０７、３０７からのエネルギーの伝送を妨げるには、実質的に不十分である。エネルギーの収集では、たとえば、送信段階において、無線周波数コイル１０７、３０７によって放射されたエネルギーの５％未満、又は１％未満となることさえあるエネルギーを取り込む必要がある。

【0067】

[066] 無線磁気共鳴エネルギー収集及びコイル離調を、いくつかの典型的な実施形態を参照して説明してきたが、使用されてきた言葉は限定する言葉ではなく、説明及び例示する言葉であることを理解されたい。その態様における無線磁気共鳴エネルギー収集及びコイル離調の範囲及び精神から逸脱することなく、現在述べられ補正されるように、添付の特許請求の範囲内で変更が加えられてもよい。特定の手段、材料、及び実施形態を参照して、無線磁気共鳴エネルギー収集及びコイル離調を説明してきたが、無線磁気共鳴エネルギー収集及びコイル離調は、開示された詳細に限定されることを意図せず、むしろ無線磁気共鳴エネルギー収集及びコイル離調は、添付の特許請求の範囲内にあるもの等、機能的に同等のすべての構造体、方法、及び使用法にまで広がる。

【0068】

[067] たとえば、本開示は主に、電力検出回路を、無線磁気共鳴エネルギー収集及びコイル離調システムの他の回路と一緒に、撮像領域１０８、３０８内に配置することを説明している。しかし、電力検出回路２６１～２８０、又は電力センサ３７０は、本教示の範囲から逸脱することなく、ボアの頂部の方の無線周波数コイル１０７、３０７の近く等、撮像領域の外側に配置することができる。更に、電力検出回路２６１～２８０は、エネルギー収集が無線で実行されるときでも、電力検出自体が無線で実行される必要がないように、無線周波数コイル１０７、３０７と一体化されてもよい。

【0069】

[068] 更に、本開示は主に、エネルギー収集又は離調が実行される前に行われる、安全性検査について説明している。しかし、エネルギーが収集されている間、及び／又は離調が実行されている間でさえも、安全性検査は実行される。たとえば、安全性検査は、エネルギーが多く収集され過ぎているとき、磁気共鳴撮像システムが遮断されるべきであると判断するように、収集されるエネルギーをリアルタイムで、又はほぼリアルタイムで監視することを含む。

【0070】

[069] 更に本開示は主に、バッテリに関して、エネルギー蓄電体を説明した。しかし短期的でさえも、他の形態のエネルギー蓄電体を使用することができる。本出願の教示から逸脱することなく、たとえば超伝導体又は他の形態のエネルギー蓄電体を使用して、収集されたエネルギーを蓄電することができる。

【0071】

[070] 本明細書に記載の実施形態の図は、様々な実施形態の構造の一般的な理解をもたらすことを意図している。この図は、本明細書に記載された開示のすべての要素及び特徴の、完全な説明として機能することを意図したものではない。本開示を検討すれば、他の多くの実施形態が当業者には明らかである。本開示の範囲から逸脱することなく、構造的及び論理的な置換及び変更が行われるように、他の実施形態が使用され本開示から導き出される。更に、この図は単に典型的なものであり、原寸に比例して描かれてはいない。図中の特定の比率は誇張され、一方他の比率は最小にされている。したがって、本開示及び図は、限定的ではなく例示的と見なされるべきである。

【0072】

[071] 本開示の１つ又は複数の実施形態は、単に便宜上、そして本出願の範囲を、任意の特定の発明、発明の概念、又はその実施形態に自発的に限定することを意図せず、本明細書では、個別に及び／又はまとめて、用語「発明」によって参照される。更に、本明細書では特定の実施形態を例示し説明してきたが、同じ又は類似の目的を達成するように設計された後続の任意の構成が、示された特定の実施形態と置換され得ることを理解されたい。本開示は、様々な実施形態の、ありとあらゆる後続の適合又は変形を網羅することを意図している。上記の実施形態と、本明細書に具体的に記載されていない他の実施形態との組合せは、この説明を検討すれば、当業者には明らかであろう。

【0073】

[072] 本開示の態様に従って、磁気共鳴システムは、無線電力検出センサ及び無線エネルギー収集回路を備える。無線電力検出センサは、磁気共鳴伝送を検出する。無線エネルギー収集回路は、無線電力検出センサによる磁気共鳴伝送の検出に基づいて、磁気共鳴伝送からエネルギーを収集する。

【0074】

[073] 本開示の別の態様に従って、無線電力検出センサが、磁気共鳴伝送が閾値を超えるときを検出する。無線電力検出センサは、磁気共鳴伝送が閾値に達したことの検出に基づいて信号を生成し、無線エネルギー収集回路に送信する。

【0075】

[074] 本開示の更に別の態様に従って、閾値は磁気共鳴システムからの動作パルスと相関がある。無線エネルギー収集回路は、磁気共鳴システムが送信段階で動作パルスを生成するときに、磁気共鳴伝送からエネルギーを収集する。

【0076】

[075] 本開示の更に別の態様に従って、閾値は磁気共鳴システムの動作パルスと相関がある。無線エネルギー収集回路は、磁気共鳴システムが受信段階で動作パルスを生成しないときには、磁気共鳴伝送からエネルギーを収集しない。

【0077】

[076] 本開示の別の態様に従って、磁気共鳴システムはまた、磁気コイル素子及び離調回路を備える。磁気コイル素子は、磁気共鳴伝送用の磁気共鳴電力を発生させるために使用される。離調回路は、無線エネルギー収集回路からの収集されたエネルギーを使用して、磁気共鳴システムの少なくとも１つの無線周波数コイル要素を離調する。

【0078】

[077] 本開示の更に別の態様に従って、磁気共鳴システムはまた、収集されたエネルギーから、エネルギーを蓄電する蓄電体を備える。

【0079】

[078] 本開示の更に別の態様に従って、磁気共鳴システムが無線電力検出センサによって検出される動作パルスを生成するとき、磁気共鳴システムは、収集されたエネルギーから、エネルギーを蓄電体に蓄電する。

【0080】

[079] 本開示の更に別の態様に従って、磁気共鳴システムが動作パルスを生成しないとき、離調回路及び無線エネルギー収集回路の両方がオフにされる。

【0081】

[080] 本開示の別の態様に従って、磁気共鳴システムは、磁気コイル素子内の対象者の画像を生成するために使用される、磁気共鳴撮像システムを備える。

【0082】

[081] 本開示の更に別の態様に従って、収集されたエネルギーからのエネルギーは、磁気共鳴電力が生成されている間の単一の連続する期間に、磁気コイル素子を離調するために、離調回路によって使用される。

【0083】

[082] 本開示の更に別の態様に従って、磁気共鳴システムは、無線エネルギー収集回路がエネルギーを収集する速度を検出し、検出された速度を所定の閾値と比較する。磁気共鳴システムは、検出された速度が所定の閾値を超えると、磁気共鳴伝送を停止する。

【0084】

[083] 本開示の別の態様に従って、離調回路はスイッチを備える。磁気共鳴システムは、離調回路内のスイッチが短絡回路及び開回路のうちの一方を示すときを検出する。磁気共鳴システムは、短絡回路又は開回路の検出に基づいて、磁気共鳴伝送を停止する。

【0085】

[084] 本開示の態様に従って、磁気共鳴システムの作動方法は、無線電力検出センサによって磁気共鳴伝送を検出するステップを有する。無線エネルギー収集回路は、無線電力検出センサによる磁気共鳴伝送の検出に基づいて、磁気共鳴伝送からエネルギーを収集する。

【0086】

[085] 本開示の別の態様に従って、この方法は、磁気共鳴伝送中に、磁気共鳴伝送用の磁気共鳴電力を生成するために使用される磁気コイル素子を離調するかどうかを判断するステップを有する。この方法はまた、無線エネルギー収集回路からの収集されたエネルギーを使用し、離調するかどうかを判断するステップに基づいて磁気コイル素子を選択的に離調するステップを有する。

【0087】

[086] 本開示の更に別の態様に従って、この方法はまた、磁気共鳴伝送が停止したことを確認するステップを有する。選択的に離調するステップは、磁気共鳴伝送が停止したことを確認するステップの後でのみ実行される。

【0088】

[087] 本開示の更に別の態様に従って、この方法はまた、磁気共鳴システムに対して、所定の安全性検査を実行するステップを有する。収集するステップは、所定の安全性検査へ合格するステップに基づいて実行される。

【0089】

[088] 本明細書に記載の通り、エネルギーは、磁気共鳴シーケンスの送信パルスの間に、無線で収集される。エネルギーは、たとえば、無線周波数コイルを離調する離調回路及び／又は送信パルスを検出する電力検出センサを含む、他の回路に電力を供給するために使用される。エネルギー収集回路は、電力検出センサ及び離調回路に動作電圧を供給する。エネルギー収集回路及び電力検出センサは、磁気共鳴撮像システムの磁場勾配コイル上の各チャネルに対して、個々に設けられる。結果として、電力収集は自動化され、磁気共鳴撮像システムにおける回路及びセンサの電力及び制御管理と統合され得る。

【0090】

[089] 本開示の要約は、米国特許法施行規則第１．７２条第（ｂ）項に準拠するために提供し、請求項の範囲又は意味を解釈又は限定するために使用されないであろうという理解をもって提出する。更に、前述の発明を実施するための形態では、開示を簡素化するために、様々な特徴を１つにまとめられ、又は単一の実施形態で説明されている。この開示は、請求された実施形態が、各請求項に明示的に列挙されているものよりも多くの特徴を必要とするという意図を反映していると解釈されるべきではない。むしろ、以下の特許請求の範囲が反映するように、発明の主題は、開示された実施形態のうちのいずれかの、特徴のすべてより少ない特徴に向けられる。したがって、以下の特許請求の範囲は、発明を実施するための形態に組み込まれ、各請求項は、別々に特許請求される主題を定義するものとしてそれ自体で成り立つ。

【0091】

[090] 開示された実施形態の以上の説明は、任意の当業者が、本開示に記載された概念を、実施することを可能にするために提供されている。このように、上記開示された主題は、例示的であって限定的ではないと考えられるべきであり、そして添付の特許請求の範囲は、本開示の真の精神及び範囲内に入る、すべてのかかる変更、改良及び他の実施形態を網羅することを意図する。したがって、法律によって許容される最大限の範囲で、本開示の範囲は、以下の特許請求の範囲及びその均等物の最も広い許容可能な解釈によって決定されるべきであり、前述の詳細な説明によって限定又は制限されないものとする。

【図1】

【図2】

【図3】

【図4】

【図5】

【図6】

【図7】

【図8】

【図9】

【図10】

【図11】

【図12】