特許 7461362 フレキシブル共鳴トラップ回路

(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】2024-03-26

(45)【発行日】2024-04-03

(54)【発明の名称】フレキシブル共鳴トラップ回路

(51)【国際特許分類】

   A61B 5/055 20060101AFI20240327BHJP

   G01N 24/00 20060101ALI20240327BHJP

   G01R 33/36 20060101ALI20240327BHJP

   H01P 1/20 20060101ALI20240327BHJP

【ＦＩ】

A61B5/055 355

G01N24/00 580E

G01R33/36

H01P1/20 B

【請求項の数】 30

(21)【出願番号】P 2021543498

(86)(22)【出願日】2020-01-22

(65)【公表番号】

(43)【公表日】2022-03-16

(86)【国際出願番号】 US2020014629

(87)【国際公開番号】W WO2020154414

(87)【国際公開日】2020-07-30

【審査請求日】2023-01-20

(31)【優先権主張番号】62/796,019

(32)【優先日】2019-01-23

(33)【優先権主張国・地域又は機関】US

(31)【優先権主張番号】16/685,920

(32)【優先日】2019-11-15

(33)【優先権主張国・地域又は機関】US

(73)【特許権者】

【識別番号】521329327

【氏名又は名称】インクスペース イメージング インコーポレイテッド

【氏名又は名称原語表記】ＩＮＫＳＰＡＣＥ ＩＭＡＧＩＮＧ，ＩＮＣ．

(74)【代理人】

【識別番号】100105957

【弁理士】

【氏名又は名称】恩田 誠

(74)【代理人】

【識別番号】100068755

【弁理士】

【氏名又は名称】恩田 博宣

(74)【代理人】

【識別番号】100142907

【弁理士】

【氏名又は名称】本田 淳

(72)【発明者】

【氏名】コリア、ジョセフ ラッセル

(72)【発明者】

【氏名】ヘイマー、ジリアン ジェントリー

【審査官】松岡 智也

(56)【参考文献】

【文献】特開２００１－１２６８８４（ＪＰ，Ａ）

【文献】特開２０１９－０８３８４９（ＪＰ，Ａ）

【文献】国際公開第２０１３／１３９１１２（ＷＯ，Ａ１）

【文献】特開平１１－２５３４２２（ＪＰ，Ａ）

【文献】中国特許出願公開第１０４０５１８３１（ＣＮ，Ａ）

【文献】中国特許出願公開第１０４４６６３１８（ＣＮ，Ａ）

(58)【調査した分野】(Int.Cl.，ＤＢ名)

Ｈ０１Ｐ １／２０－１／２１９、７／００－７／１０

Ａ６１Ｂ ５／０５５

(57)【特許請求の範囲】

【請求項1】

互いに対向するそれぞれの内向き表面部を有するように螺旋状に縒り合わされた第１螺旋巻線セグメントと第２螺旋巻線セグメントとを備えている螺旋巻線部を備えているように配置された導体線路と、および
前記第１螺旋巻線セグメントと前記第２螺旋巻線セグメントとの間に容量を提供するように配置されたコンデンサと、
を備えている、共鳴トラップ回路。

【請求項2】

前記共鳴トラップ回路は周波数依存の抵抗を有しており、
前記螺旋巻線部は、前記第１螺旋巻線セグメントおよび前記第２螺旋巻線セグメントから等距離にあるとともに前記螺旋巻線部内で長手方向に延びる対称軸線を備えており、および
前記螺旋巻線部は、前記対称軸線に沿って曲がることができる、
請求項１に記載の共鳴トラップ回路。

【請求項3】

前記螺旋巻線部は、前記対称軸線に沿って最大１８０度まで曲げることができる、
請求項２に記載の共鳴トラップ回路。

【請求項4】

前記螺旋巻線部は、前記対称軸線の周りに３６０度まで変形可能である、
請求項２に記載の共鳴トラップ回路。

【請求項5】

前記螺旋巻線部の直径は、前記導体線路の直径に比例する、
請求項１に記載の共鳴トラップ回路。

【請求項6】

前記螺旋巻線部は、前記第１螺旋巻線セグメントと前記第２螺旋巻線セグメントとを接合する接合部を規定する折返し部を備えているように配置されている、
請求項１に記載の共鳴トラップ回路。

【請求項7】

前記共鳴トラップ回路はさらに、
前記螺旋巻線部のインダクタンスを調整するべく、前記折返し部の一部に堆積された導体材料を備えている、
請求項６に記載の共鳴トラップ回路。

【請求項8】

導体線路セグメントは、前記第１螺旋巻線セグメントと前記第２螺旋巻線セグメントとの接合部に、１８０度の折返しを有している折返し部を備えているように配置されている、
請求項１に記載の共鳴トラップ回路。

【請求項9】

前記螺旋巻線部は、前記第１螺旋巻線セグメントと前記第２螺旋巻線セグメントとの接合部に折返し部を備えており、
前記第１螺旋巻線セグメントは第１ベース部を備えるとともに、前記第１ベース部と前記折返し部との間に延びており、
前記第２螺旋巻線セグメントは第２ベース部を備えるとともに、前記第２ベース部と前記折返し部との間に延びている、
請求項１に記載の共鳴トラップ回路。

【請求項10】

前記コンデンサは、前記第１螺旋巻線セグメントと前記第２螺旋巻線セグメントとの間に結合された分布静電容量を備えている、
請求項１に記載の共鳴トラップ回路。

【請求項11】

前記コンデンサは、前記第１ベース部と前記第２ベース部との間に電気的結合された少なくとも１つのコンデンサを備えている、
請求項９に記載の共鳴トラップ回路。

【請求項12】

前記第１螺旋巻線セグメントは、１つまたは複数のそれぞれの第１内向き表面部を備えており、
前記第２螺旋巻線セグメントは、１つまたは複数のそれぞれの第２内向き表面部を備えており、および
前記第１螺旋巻線セグメントの前記１つまたは複数のそれぞれの第１内向き表面部は、前記第２螺旋巻線セグメントの前記１つまたは複数の第２内向き表面部の少なくとも１つに面しており、
前記第２螺旋巻線セグメントの前記１つまたは複数のそれぞれの第２内向き表面部は、前記第１螺旋巻線セグメントの前記１つまたは複数の第１内向き表面部の少なくとも１つに面している、
請求項１に記載の共鳴トラップ回路。

【請求項13】

前記第１螺旋巻線セグメントと前記第２螺旋巻線セグメントの対向する対向面同士は、前記螺旋巻線部内の電流流れに起因する磁界および電界を自己シールドするように前記螺旋巻線部内に配置されている、
請求項１に記載の共鳴トラップ回路。

【請求項14】

前記導体線路は伝送線路であり、
前記螺旋巻線部は前記伝送線路の連続部を備えている、
請求項１に記載の共鳴トラップ回路。

【請求項15】

前記導体線路は伝送線路であり、前記伝送線路は第１導体と、第２導体と、および両者間にある誘電体とを備えており、かつ
前記コンデンサは少なくとも１つのコンデンサを備えており、前記少なくとも１つのコンデンサは、前記第１螺旋巻線セグメントにおける前記第２導体の一部と、前記第２螺旋巻線セグメントにおける前記第２導体の一部との間に結合されている、
請求項１に記載の共鳴トラップ回路。

【請求項16】

前記導体線路は同軸ケーブルであり、前記同軸ケーブルは外部導体と内部導体と両者間にある誘電体とを備えており、
前記コンデンサは少なくとも１つのコンデンサを備えており、前記少なくとも１つのコンデンサは、前記第１螺旋巻線セグメントにおける前記外部導体の一部と、前記第２螺旋巻線セグメントにおける前記外部導体の一部との間に結合されている、
請求項１に記載の共鳴トラップ回路。

【請求項17】

前記導体線路は伝送線路であり、前記伝送線路は誘電体によって分離された少なくとも２つの導体を備えている、
請求項１に記載の共鳴トラップ回路。

【請求項18】

前記コンデンサは、前記第１螺旋巻線セグメントと前記第２螺旋巻線セグメントとの間に結合された少なくとも１つのコンデンサを備えており、
前記導体線路は伝送線路であり、前記伝送線路は誘電体によって分離された少なくとも２つの導体を備えており、および
前記少なくとも１つのコンデンサは、前記第１螺旋巻線セグメントにおける前記少なくとも２つの導体のうちの１つの導体の一部と、前記第２螺旋巻線セグメントにおける前記少なくとも２つの導体のうちの１つの導体の一部と、に結合されている、
請求項１に記載の共鳴トラップ回路。

【請求項19】

前記導体線路は伝送線路であり前記伝送線路は誘電体によって分離された少なくとも２つの導体を備えており、
前記少なくとも２つの導体のうちの少なくとも１つの部分は、差動信号線路として機能するように動作可能にされており、
前記少なくとも２つの導体のうちの少なくとも１つの他の部分は、前記差動信号線路の電位基準として機能するように動作可能にされている、
請求項１に記載の共鳴トラップ回路。

【請求項20】

前記コンデンサは、前記第１螺旋巻線セグメントと前記第２螺旋巻線セグメントとの間に結合された少なくとも１つのコンデンサを備えており、
前記導体線路は伝送線路であり、前記伝送線路は誘電体によって分離された少なくとも２つの導体を備えており、
前記伝送線路は差動線路として機能するように動作可能にされている部分と接地シールドとして機能するように動作可能にされている部分とを備えており、
前記少なくとも１つのコンデンサは、前記第１螺旋巻線セグメントにおける前記接地シールドとして機能するように動作可能にされている前記伝送線路の一部と、前記第２螺旋巻線セグメントにおける前記接地シールドとして機能するように動作可能にされている前記伝送線路の一部との間に結合されている、
請求項１に記載の共鳴トラップ回路。

【請求項21】

前記コンデンサは、複数のコンデンサ素子を備えている、
請求項１に記載の共鳴トラップ回路。

【請求項22】

前記コンデンサは、前記第１螺旋巻線セグメントと前記第２螺旋巻線セグメントとの間に分布容量である、
請求項１に記載の共鳴トラップ回路。

【請求項23】

前記導体線路は同軸ケーブルであり、前記同軸ケーブルは外部導体と内部導体と両者間にある誘電体とを備えており、
前記コンデンサは、前記同軸ケーブルの２つ以上のシールドのうちの１つによって供給される分布容量である、
請求項１に記載の共鳴トラップ回路。

【請求項24】

前記コンデンサは、前記第１螺旋巻線セグメントと前記第２螺旋巻線セグメントとの間に結合された少なくとも１つのコンデンサを備えており、
前記少なくとも１つのコンデンサは、誘電体層の反対側同士に第１および第２導体層を備えている前記誘電体層を備えており、
前記第１導体層は前記第１螺旋巻線セグメントに機械的接触および電気的接触のうちの少なくとも一方をするように配置されており、
前記第２導体層は前記第２螺旋巻線セグメントに機械的接触および電気的接触のうちの少なくとも一方をするように配置されている、
請求項１に記載の共鳴トラップ回路。

【請求項25】

前記誘電体層は、フレキシブル誘電体材料を備えている、
請求項２４に記載の共鳴トラップ回路。

【請求項26】

前記共鳴トラップ回路はさらにフレキシブルカバーを備えており、
前記フレキシブルカバーは前記螺旋巻線部の少なくとも一部を取り囲むとともに、前記螺旋巻線部の巻き戻しを防止する、
請求項１に記載の共鳴トラップ回路。

【請求項27】

前記導体線路は多層プリント回路を備えている、
請求項１に記載の共鳴トラップ回路。

【請求項28】

前記多層プリント回路は、層状誘電体基板と導体線路とを備えており、前記導体線路は信号導体線路と接地導体線路と備えており、前記信号導体線路と前記接地導体線路とのそれぞれは前記層状誘電体基板の２つ以上の層内に延在しており、
前記信号導体線路および前記接地導体線路は、前記層状誘電体基板内の異なる層に配置されており、
前記信号導体線路および前記接地導体線路は、螺旋状に縒り合わされた前記第１螺旋巻線セグメントおよび前記第２螺旋巻線セグメントを備えている前記螺旋巻線部を形成するように配置されている前記層状誘電体基板内で、平行経路を辿るように前記層状誘電体基板内に配置されている、
請求項２７に記載の共鳴トラップ回路。

【請求項29】

前記共鳴トラップ回路はさらに、剛性またはフレキシブルな層状誘電体基板を備えており、
前記導体線路は、前記層状誘電体基板内の異なる層に配置されるとともに前記層状誘電体基板内の螺旋経路を辿る第１および第２接地導体を備えており、
前記導体線路はさらに、前記層状誘電体基板内の前記第１および第２接地導体の間に位置するとともに前記層状誘電体基板内の前記螺旋経路を辿る信号導体を備えており、
前記第１および第２接地導体ならびに前記信号導体が辿る複数の前記螺旋経路は、前記層状誘電体基板内で互いに平行であるとともに、螺旋状に縒り合わされた前記第１螺旋巻線セグメントおよび前記第２螺旋巻線セグメントを含む前記螺旋巻線部を形成するように配置されている、
請求項２７に記載の共鳴トラップ回路。

【請求項30】

前記螺旋巻線部はさらに第３螺旋巻線セグメントを備えており、
前記第１、第２、および第３螺旋巻線セグメントはそれぞれの前記内向き表面部を有しているとともに、前記第１、第２、および第３螺旋巻線セグメントのそれぞれの前記内向き表面部が少なくとも１つの他の螺旋巻線セグメントの前記内向き表面部に向かうように前記第１、第２、および第３螺旋巻線セグメントは縒り合わされており、前記第２螺旋巻線セグメントと、第１または第３螺旋巻線セグメントとの間に容量を備えている、
請求項１に記載の共鳴トラップ回路。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本発明は、フレキシブル共鳴トラップ回路に関する。

【背景技術】

【0002】

［共鳴トラップの回路］
共鳴トラップとは、１つまたは複数の特定周波数において高インピーダンスを提供する機能的な共鳴回路のことである。最も基本的な意味では、共鳴トラップは、非常に狭い周波数帯の電流をフィルタリングする。トラップのインダクタンスと容量は、集中定数、回路基板の設計、ケーブル配線などによって決定される。これらを組み合わせることで、トラップでフィルタリングされる共鳴周波数が決まる（ω～１／（ＬＣ））。共鳴トラップは、単一の導体に結合して、例えば、ＤＣ線路の無線周波数（ＲＦ）フィルタとして機能させることができる。共鳴トラップは、２つ以上の導体を持つ他の伝送線路（トランスミッションライン）（例えば、同軸ケーブル、三軸ケーブル、平面伝送線路など）に結合することができる。

【0003】

典型的な共鳴トラップ回路は、インダクタンスに並列結合された容量を備えている。一般的な共鳴トラップ回路のインピーダンスは、その共鳴周波数で非常に高くなる。この回路にさらにインダクタやコンデンサを追加することで、複数の共鳴を得ることができる。共鳴トラップ回路は、さまざまなＲＦアプリケーションに使用されている。例えば、共鳴トラップの共鳴周波数の信号が負荷に到達するのを阻止するべく、共鳴トラップが使用されることがある。例えば、ラジオチューナーのアプリケーションでは、共鳴トラップは、複数の放送局の中から１つを選択するべくラジオ受信機を調整するべく使用できる、可変コンデンサを持つことができる。アンテナ用途では、共鳴トラップ回路を用いて、アンテナの一部分を別の部分から分離することができる。また、ＭＲＩでは、磁気共鳴撮像（ＭＲＩ）システムにおいて、被検体や構造物にエネルギーを付与するためのＲＦ励起信号がシステム内の様々な伝送線路やケーブルに結合するのを防ぐべく、共鳴トラップ回路を使用することができる。ＭＲＩでは、受信アンテナ／コイルからの信号をＭＲＩシステムに伝達するべく、伝送線路が使用される。これらの信号は被検体／構造物から放出され、画像を作成するべく使用される。また、ＭＲＩシステム内の他のケーブルは、デジタルやアナログの制御信号あるいは電源を、各種周辺機器からシステムに供給する。

【0004】

［ＭＲＩシステムの共鳴トラップ回路］
ＭＲＩ（磁気共鳴画像）は、対象となる原子核の核スピンを利用している。水分子の水素の核スピンを利用して、人体を撮像するのが一般的である。ＭＲＩでは、Ｂ_０と呼ばれる強力で均一な静磁場を用いて、原子核を偏極させる。磁気的に分極された原子核スピンは、人体に磁気モーメントを発生させる。定常状態では、磁気モーメントは静磁場Ｂ_０の方向に平行に並んでおり、有用な情報は得られない。画像を取得するためには、励起信号によって磁気モーメントを定常状態から乱す必要がある。励起時には、ＲＦ送信コイルは、静磁場Ｂ_０に対して垂直に配置された励起磁場（Ｂ_１）を発生させ、原子核スピンの自然歳差運動に近い周波数で振動させる。この歳差運動の周波数は、Ｂ_０磁場中の陽子のラーモア周波数であり、励起信号Ｂ_１が核スピン系にエネルギーを付与し、静磁場Ｂ_０との整列から離れて磁気モーメントの正味の回転に変化をもたらす。Ｂ_１磁場の有効性は、歳差運動の周波数と、パルスの大きさと持続時間の両方によって決まる。ＭＲＩでは、ラーモア周波数または歳差運動周波数とは、外部磁場の周りを回る陽子の磁気モーメントの歳差運動の速度を意味する。歳差運動の周波数は、磁場の強さＢ_０と、対象となる原子核とによって定義される。ＲＦパルスの大きさと持続時間によって、磁化がどの程度傾くか（チルト）、あるいは反転（フリップ）するかが決まり、これは一般にフリップ角と呼ばれる。受信モードでは、ラーモア周波数にチューニングされたＲＦ受信コイルが、定常状態に戻った歳差磁化を検出する。歳差運動の磁化は、電磁誘導によって受信コイルに電流を誘導する。この誘導電流がＭＲ信号であり、受信コイルの視野（ＦＯＶ：フィールドオブビュー）内にあるすべての組織からの磁化の混合物である。一般的に、送信ＲＦコイルを受信ＲＦコイルとして使用することができ、また、代わりに、受信ＲＦコイルを独立した受信専用ＲＦコイルとすることもできる。

【0005】

送信ＲＦコイルから送信されるエネルギーの大きさは、ＲＦ受信コイル内に誘導される電流のエネルギーの大きさよりもはるかに大きくなる。このため、患者の身体に近い位置にある受信コイルは、介在しないと励起時のＢ_１磁場に強く結合してしまい、受信コイルの損傷や、結果として生じる強い局所磁場による患者への影響が懸念される。送信コイルへの励起パルスの伝送に、または受信コイルからのＭＲ信号の伝送に使用される伝送線路は、システム内でアンテナのような挙動を示すことがある。一般的には、電力やデジタル／アナログ信号を伝送するための導電性のワイヤやケーブルが、同様の挙動を示す。共鳴する受信コイルと同様に、伝送線路とＢ_１フィールドとの間にカップリングが発生する可能性がある。伝送線路や受信コイルと、Ｂ_１フィールドとの結合は、送信フリップ角の不均一性の原因となる。フリップ角が不均一になると、誘導ＭＲ信号の情報量が減少し、安全性に問題があることを示す指標となる。情報量を低下させる可能性のある不要なアンテナのような動作を防ぐべく、共鳴トラップは受信コイルに、または誘導ＭＲ信号を伝送するための伝送線路に結合されることが多い。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0006】

【文献】米国特許出願公開第２０１６／２２０８１２号明細書

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0007】

ＭＲＩでは、画像の均一性を高めるべく、励起と受信が撮像領域内で空間的に均一であることが望ましい。一般的なＭＲＩシステムでは、励起時には、全身ボリュームのＲＦコイルを用いて送信することで、磁場の均一性を得ることが多い。この全身用送信コイルは、一般的にシステム内で最大のＲＦコイルであり、均一なＢ_１磁場を作るべく使用される。しかし、大型のコイルを受信にも使用すると、主に撮像対象の組織からの距離が大きくなるため、信号対雑音比ＳＮＲが低下する。そのため、受信用には、患者の体に近い位置に設置しやすい小型の専用受信コイルを使用して、より小さな対象物からの信号対雑音比ＳＮＲを向上させることが多い。実際には、適切に設計された特殊なＲＦ受信コイルは、可能な限り対象物の近くにフィットするように、また、患者の取り扱いを容易にし、快適にするように、機械的に構造化されている。

【0008】

業界では、柔軟で体にフィットし、快適なＲＦ受信コイルが求められている。これらのコイルが安全であるためには、Ｂ_１フィールドと、受信コイルの伝送線路や誘導素子との間のカップリングを防止するための小型の周波数トラップ回路が必要であり、それは患者の取り扱いを容易にし、快適にするための機械的な構造になっている。より詳細には、患者の解剖学的構造（アナトミー）の近くに配置されたコンパクトな受信コイルの近くに配置できるように、患者の解剖学的構造に隣接したスペースに適合するように機械的にフレキシブルな周波数トラップ回路が必要とされている。柔軟で快適な周波数トラップ回路は、周波数トラップの動作を損なうことなく曲げたり捻ったりすることができれば最も有用である。したがって、これらの回路が、例えばＭＲＩ撮像のために患者の近くに配置されている間に、曲げたり配置したりするための任意の変更によって損なわれないようにするための対応が必要である。

【課題を解決するための手段】

【0009】

一態様では、共鳴トラップ回路が提供される。共鳴トラップ回路は、一緒に螺旋状に捻られた（ヘリカルにツイストされた）第１螺旋巻線セグメントおよび第２螺旋巻線セグメントを備えている螺旋巻線部を備えているように配置された導体線路（コンダクタライン）を備えている。コンデンサは、第１螺旋巻線セグメントと第２螺旋巻線セグメントとの間に容量（キャパシタンス）を提供するように配置される。

【0010】

別の局面では、共鳴トラップ回路は、磁気共鳴撮像システムに適用される。被写体の原子核を励起するための磁場内には、アナログまたはデジタルの制御信号やアナログの画像情報を伝送するための導電線路が配置されている。これらの導電線路に電気的結合された共鳴トラップ回路は、送信された磁場に導電線路が結合するのを防ぐ。

【0011】

別の側面では、磁気共鳴撮像システムに使用される受信回路が提供される。受信回路は、受信コイルと、受信コイルに結合された伝送線路と、共鳴トラップ回路とを備えている。螺旋巻線部を備えているように配置された伝送線路の一部を備えている共鳴トラップ回路は、螺旋巻線部の一部を横切る（アクロスする）容量を提供するように配置されたコンデンサを備えている。

【0012】

別の態様では、磁気共鳴撮像システムで使用するための受信アレイパッドが提供される。受信回路は、各受信コイルが他の受信コイルの少なくとも一部に重なるように配置された複数の受信コイルを備えているとともに、各伝送線路が異なる受信コイルに結合された複数の伝送線路を備えている。それぞれの伝送線路は、それぞれの共鳴トラップ回路を提供するように配置されている。それぞれの共鳴トラップ回路は、それぞれの螺旋巻線部を備えているように配置されたそれぞれの伝送線路のそれぞれの部分を備えているとともに、それぞれの螺旋巻線部の一部を横切る容量を提供するように配置されたそれぞれのコンデンサを備えている。

【0013】

別の局面では、共鳴トラップ回路を製造する方法が提供される。この方法は、螺旋巻線部を形成するべく伝送線路の一部を捻る工程を備えている。螺旋巻線部は、共に螺旋状に捻られた第１螺旋巻線セグメントと第２螺旋巻線セグメントとを備えているとともに、第１螺旋巻線セグメントと第２螺旋巻線セグメントとの接合部に折返し部を備えている。本方法はさらに、第１螺旋巻線セグメントと第２螺旋巻線セグメントとの間にコンデンサを結合する工程を備えている。

【0014】

特許または出願ファイルは、カラーで実行される少なくとも１つの図面を備えている。カラー図面を備えている本特許または特許出願公開のコピーは、要求および必要な手数料の支払いに応じて官庁から提供される。

【0015】

本開示の側面は、添付の図と合わせて読むと、以下の詳細な説明から最もよく理解される。業界の標準的な慣行に従って、様々な特徴が縮尺通りに描かれていないことが強調されている。実際には、様々な特徴の寸法は、議論を明確にするべく任意に増加または減少させることができる。さらに、本開示では、様々な例で参照番号および／または文字を繰り返すことがある。この繰り返しは、単純化してわかりやすくするためのものであり、それ自体が、議論される様々な実施形態同士および／または構成同士の間の関係を指示するものではない。

【図面の簡単な説明】

【0016】

【図1A】ＭＲＩシステム内の患者に関連して配置されたＲＦ送信コイルおよびＲＦ受信コイルを示す例示的な図面。

【図1B】共鳴トラップを備えている伝送線路に結合された受信コイルのアレイを備えている例示的なアレイパッドの部分的に透明な上面図。

【図2】例示的な送信回路および例示的な受信回路を示す例示的な模式図。

【図3】伝送線路に結合された例示的な共鳴トラップ回路の斜視図を示す例示的な図面。

【図4A】共鳴回路のコンデンサ素子に結合された図３の例示的な同軸伝送線路の第１セグメントおよび第２セグメントの一部を示す例示的な側断面図。

【図4B】共鳴回路のコンデンサ素子に結合された図３の例示的な同軸伝送線路の部分の端部断面図。

【図5A】図３の例示的な共鳴トラップの螺旋巻線部の説明的な側面図。

【図5B】図３の例示的な共鳴トラップの螺旋巻線部内の外面電流の流れに起因する模擬磁場のマップを示す説明図。

【図5C】図３の例示的な共鳴トラップの螺旋巻線部内の外面電流経路のシミュレーションの例を示す説明図。

【図6A】受信コイル、伝送線路の配線、および共鳴トラップ回路がＢ_１励起に与える影響を示すための、例示的な均質な水が満たされた領域内のフリップ角を表す例示的なマップ。

【図6B】受信コイル、伝送線路の配線、および共鳴トラップ回路がＢ_１励起に与える影響を示すための、例示的な均質な水が満たされた領域内のフリップ角を表す例示的なマップ。

【図6C】受信コイル、伝送線路の配線、および共鳴トラップ回路がＢ_１励起に与える影響を示すための、例示的な均質な水が満たされた領域内のフリップ角を表す例示的なマップ。

【図7A】フレキシブル容量シートを備えている未組立の配置と、螺旋巻線の第１セグメントおよび第２セグメントのベース部の断面端面図を示す説明図。

【図7B】図７Ａのフレキシブル容量シートに、第１セグメントのベース部に接触してロール状に巻かれた第１導体プレートと、第２セグメントのベース部に接触してロール状に巻かれた第２導体プレートとを組み合わせた状態を示す説明図。

【図8A】概ね直線的な配置で延びる例示的な共鳴トラップを示す説明図。

【図8B】図８Ａの共鳴トラップの対応する例の周波数減衰応答を示す説明図。

【図9A】図８Ａの共鳴トラップの例を示す説明図であり、螺旋巻線が、その螺旋巻線部の長さのほぼ中間で、約１８０度の角度で曲げられている。

【図9B】図９Ａの折り曲げられた共鳴トラップの対応する例示的な周波数減衰応答を示す説明図。

【図10A】図８Ａの共鳴トラップと同一の２つの例示的な共鳴トラップを、横に並べて（サイドバイサイドで）配置した状態を示す説明図。

【図10B】図１０Ａのサイドバイサイドのトラップの周波数減衰の例を示す説明図。

【図11A】３つの螺旋巻線セグメントを生成するべく折り返されて編み込まれた伝送線路を備えている、共鳴トラップの例を示す説明的な側面図。

【図11B】図１１Ａの３つの螺旋巻線セグメントの折り返しと編組の表現を示す、共鳴トラップの簡略化されたレイアウト概略図。

【図11C】図１１Ａの共鳴トラップの例示的な電気的模式図。

【図11D】図１１Ａの例示的な共鳴トラップの例示的な周波数減衰応答を示す例示的な図面。

【図12A】例示的なプリント回路基板の共鳴トラップ回路の説明的な斜視図。

【図12B】誘電体材料などの基板に埋め込まれた複数の積層された平坦な導体層を示す、例示的なプリント回路基板の共鳴トラップ回路の例示的な側断面図。

【図12C】例示のプリント基板共鳴トラップ回路の個々の積層された導体層の個別の断面図を示す説明的な図面。

【図13】図１２Ａ～図１２Ｃの例示的なプリント回路基板共鳴トラップ回路内の上下および横方向の例示的な信号電流の流れを示す例示的な概略図。

【発明を実施するための形態】

【0017】

図１Ａは、ＭＲＩシステム１００内の患者に関連して、ＲＦ送信コイル１１０と、受信アレイパッド１１３に配置されたＲＦ受信コイル１１２とを示す説明図である。対象となる患者１０２は、ＭＲＩチャンバ１０６内のプラットフォーム１０４に横たわっている。主磁石１０８は、静的なＢ_０磁界を生成するように配置されている。励起モードの間、１つまたは複数の送信コイル１１０は、関心のある周波数で静的Ｂ_０磁場に対して垂直なＢ_１磁場を生成する励起磁場パルスを送信する。複数の受信コイル１１２は、患者の体に近接して配置される。ＲＦ励起後、被験者内の正味の核磁化の歳差運動（ｐｒｅｃｅｓｓｉｏｎ）によって生じる磁束の変化は、受信コイル１１２内にＭＲ電流を誘導し、これを後処理して、ＭＲ画像の構築に使用される周波数、位相、および振幅の情報を抽出することができる。以下に説明するように、安全性を考慮すると一般的に、患者の解剖学的構造（アナトミー）と、受信コイル１１２および関連する電子機器との間に、少なくとも最小の間隔（典型的には約５ミリメートル）が必要である。

【0018】

図１Ｂは、共鳴トラップ１２４に結合された受信コイル１１２のアレイを備えている、例示的な受信コイルアレイパッド１１３の部分的に透明な上面図である。コイル１１２－１、１１２－２のアレイは、破線で示されたフレキシブルハウジング１２６内に配置することができ、このハウジングは、患者の体に置かれたときの快適性のために、またコイルおよび関連する電気回路部品を患者から離すべく、布や発泡体などの柔らかいクッション材で形成することができる。受信コイル１１２は、例えばフレキシブルワイヤや導電箔などのフレキシブル導電材料で形成されている。第１および第２伝送線路１２８－１，１２８－２は、受信コイルアレイパッド１１３とＭＲＩ装置１００との間に延びている。例示的な第１セットの３つの第１受信コイル１１２－１は、３つの第１コイル１１２－１のうちの１つが他の２つの第１コイル１１２－１の間に位置し、３つの第１コイル１１２－１のそれぞれが、第１コイル１１２－１のうちの他の２つのうちの隣接する１つと部分的に、例えば、２０～２５パーセントだけ重なるようにして、第１伝送線路１２８－１に電気的結合される。同様に、例示的な第２セットの３つの第２受信コイル１１２－２は、３つの第２コイル１１２－２のうちの１つが他の２つの第２コイル１１２－２の間に位置し、３つの第２コイル１１２－２のそれぞれが、第２コイル１１２－２のうちの他の２つの隣接する１つと、例えば２０～２５パーセントだけ部分的に重なるようにして、第２伝送線路１２８－２に電気的結合される。例示の第１および第２セットの受信コイルは、各セットの各コイルが他のセットの少なくとも１つのコイルに重なるように並んで（サイドバイサイドで）配置されているが、実際には、間隔を空けて配置したり、重なってオフセットしたりすることもできる。

【0019】

複数のアレイパッド１１３を特許の解剖学上の異なる位置に配置して、歳差運動中に生じる磁束を捕捉することができる。この捕捉された磁束は、再構成のために伝送線路１２８－１，１２８－２を介してＭＲＩシステム１００に伝送されて、画像を作成する。可撓性を有し、それぞれの受信コイル１１２－１，１１２－２にそれぞれ結合されている伝送線路１２８－１，１２８－２は、歳差運動中にコイル１１２－１，１１２－２に誘導されたＭＲ電流を、ＭＲＩシステムに伝送して戻す。図１Ｂの図面では、スペースを節約するべく複数の伝送線路１２８－１，１２８－２が密接に束ねられている様子が描かれている。例示のアレイパッド１１３では、伝送線路１２８－１，１２８－２は、３つのグループで束ねられており、１つの伝送線路が各円形コイル要素に結合されている。個々のまたは束ねられた伝送線路１２８－１，１２８－２は、アンテナのような挙動を示す可能性がある。それぞれの共鳴トラップ１２４は、各コイル１１２－１，１１２－２の出力で、かつ、個々の伝送線路１２８－１，１２８－２に沿って１／４波長以上離れない間隔で、Ｂ_１信号の励起周波数で結合されている。各トラップ１２４の共鳴周波数は、励起周波数に一致する。前置増幅器回路１３０は、一対の共鳴トラップ回路１２４同士の間の伝送線路に結合されて示されているが、伝送線路に沿った任意の点に配置することができる。

【0020】

このように、受信コイルアレイパッド１１３は、患者の解剖学的構造に準拠し、形状を適合させることができることが理解されるであろう。受信コイル１１２－１，１１２－２は、フレキシブル材料で形成されている。伝送線路１２８－１，１２８－２は、柔軟性があり、共鳴トラップ回路１２４は、伝送線路１２８－１，１２８－２のセグメントの配置によって形成されている。したがって、共鳴トラップ回路１２４の可撓性および厚さは、伝送線路１２８－１，１２８－２の可撓性および厚さに比例する。最後に、受信コイル１１２－１，１１２－２、伝送線路１２８－１，１２８－２、および共鳴トラップ回路１２４は、軟質発泡材料に形成されたフレキシブルハウジング１２６内に収容されている。

【0021】

図２は、例示的なＭＲＩシステムの送信回路２０２と例示的なＭＲＩシステムの受信回路２０４を示す例示的な模式図である。例示の送信回路２０２は、送信コイル２０６、ＲＦ電力増幅器２０７、パルス生成回路２０８、デジタルアナログ変換器（ＤＡＣ）回路２１０、およびコンピュータシステム２１５を備えている。励起信号伝送線路２１４は、増幅器２０７とパルス生成回路２０８を送信コイル２０６に結合する。例示の受信回路２０４は、受信コイル２１２と、ＲＦ電力増幅回路２１８と、アナログデジタル変換器（ＡＤＣ）回路２２０と、コンピュータシステム２１５とを備えている。受信信号伝送線路２２８は、受信コイル２１２を増幅回路２１８に結合する。また、受信回路２０４は、受信伝送線路２２８に結合された、バラン（ｂａｌｕｎｓ）と呼ばれることもある例示的な第１および第２共鳴トラップ２２４ａ，２２４ｂを備えている。共鳴トラップ２２４ａを参照して破線内に示すように、第１および第２共鳴トラップ２２４ａ，２２４ｂのそれぞれは、受信伝送線路２２８の一部同士の間に結合されたコンデンサ２２５およびインダクタ２２６の並列の組み合わせを備えている。第２共鳴トラップ２２４ｂは、コンデンサとインダクタ（図示せず）の同様の配置を備えていることが理解されるであろう。第１共鳴トラップ２２４ａは、受信コイル２１２に隣接する受信伝送線路２２８の一部に結合するように配置されている。例示の第１共鳴トラップ２２４ａは、典型的には、受信コイル２１２に機械的に可能な限り接近して配置される。例示の第１共鳴トラップ２２４ａは、受信コイル２１２のインダクタ（図示せず）が、受信伝送線路２２８の一部としてスキャナに現れないようにするべく使用される。例示の第２共鳴トラップ２２４ｂは、増幅器２１８とアナログデジタル変換器ＡＤＣ２２０との間の受信伝送線路に沿って配置されて示されている。実際には、例えば、受信コイル２１２と増幅器２１８との間の接続部に、および増幅器２１８とアナログデジタル変換器ＡＤＣ２２０との間の接続部に、多くの追加の共鳴トラップ（図示せず）を配置することができる。一般に、これらの共鳴トラップは、トラップ同士間の受信伝送線路２２８の長さが（スキャナの共鳴周波数に対して）１／４波長未満になるように配置される。これによって、伝送線路上での定在波動作を防ぐことができる。したがって、トラップの位置は、ケーブル／伝送線路２２８の全長によって決定されることが多い。

【0022】

図２の受信回路２０４は、単一の受信コイル２１２、対応する共鳴トラップ２２４ａ、２２４ｂを有している単一の伝送線路２２８、および電子部品（例えば、増幅器２１８およびアナログデジタル変換器ＡＤＣ２２０）を表していることが理解されるであろう。しかし、図１Ａ～図１Ｂの例示的な図面に示すように、ＭＲＩシステム１００は、多くの場合、アレイ状に配置された複数の受信回路２０４を備えており、複数の受信回路２０４の各々は、別個のコイルおよび伝送線路の他、対応する共鳴トラップおよび電子機器を備えている。コイル同士は、歳差運動エネルギーの適切なカバレッジを確保し、受信コイル同士間の結合を最小化するべく、オーバーラップ構成で緊密に詰め込まれる。さらに、コイルの配置は安全規格に影響される。そのため、コイルを効果的に動作させるためには、コイルと同位置に配置される共鳴トラップのサイズと柔軟性が要因となることが理解されるだろう。

【0023】

励起モードの間、デジタルアナログ変換器ＤＡＣ２１０は、コンピュータシステム２１５によって提供されるデジタル信号を、パルス発生器２０８に提供されるアナログ信号に変換する。パルス発生器２０８は、ＭＲＩシステムのラーモア周波数で短い励起パルス信号を生成し、その信号は（次にＲＦ増幅器２０７によって増幅され、その後）送信コイル２０６を介して患者組織に送信され、組織内の核２３０の磁石モーメントの正味の回転の変化を引き起こす。励起モードの間、受信回路２０４に結合されている第１および第２共鳴トラップ２２４ａ，２２４ｂは、励起パルスによって伝送線路２２８に誘導されるコモンモード電流を吸収する。受信モード時には、定常状態に戻って弛緩する対象組織内の原子核２３０の歳差磁化２３２によって、ラーモア周波数で受信コイル内に電流が誘導される。この誘導信号は、差動信号として伝送線路２２８を通って増幅回路２１８に渡され、増幅回路２１８は誘導された励起信号を増幅する。次に、伝送線路２２８の二次部分は、増幅された信号をアナログデジタル変換器ＡＤＣ２２０に運び、そこでコンピュータシステム２１５で処理するべくデジタル形式に変換される。すべての受信信号は、差動信号として伝送される。ここでは、伝送線路２２８に沿って伝送されるように描かれている。第１および第２共鳴トラップ２２４ａ，２２４ｂは、受信モードの間、差動信号の伝送を妨害しないように、またコモンモード電流のみを遮断するように結合されている。

【0024】

図３は、例示的な共鳴トラップ回路３００の斜視図を示す例示的な図面である。例示の共鳴トラップ３００は、インダクタとして機能する螺旋巻線部３０４を形成するべく捻り合わせられた受信伝送線路３０２の一部と、螺旋巻線部３０４のセグメント同士間に結合されたコンデンサ３０６を備えている。共鳴タンク回路またはバランとも呼ばれる例示的な共鳴トラップは、その共鳴周波数と呼ばれる選択された周波数で最大の抵抗を提供する。例示の共鳴トラップ３００では、共鳴周波数を選択するべく、容量とインダクタンスのそれぞれを調整することができる。例示の共鳴回路は、ＭＲＩシステムのラーモア周波数で最大抵抗を提供するように選択された共鳴周波数を有している。受信伝送線路３０２は機械的に柔軟であり、受信伝送線路３０２の連続した部分を構成する螺旋巻線部も同様に柔軟である。共鳴トラップの螺旋巻線部３０４を構成する伝送線路の一部分は、共鳴トラップの柔軟性を決定する。全体の螺旋巻線の半径によって全体の螺旋巻線部３０４の曲率半径が制限されるが、螺旋巻線部３０４の個々の脚部は、元の巻かれていない形態の柔軟性を維持している。図４Ａは、共鳴トラップ３００のコンデンサ３０６に結合された、図３の例示的な伝送線路３０２の第１および第２セグメント部分の一部の例示的な側断面図である。図４Ｂは、共鳴トラップ３００のコンデンサ３０６に結合された、図３の例示的な伝送線路３０２の部分の端部断面図である。例示的な伝送線路３０２は、第１導体３１０および第２導体３１２を備えている。図４Ａ～図４Ｂの例示的な伝送線路は、伝送線路３０２の内部導体として配置された第１導体３１０と、伝送線路３０２の外部導体として配置された第２導体３１２とを備えている同軸伝送線路を備えている。例示的な伝送線路３０２は、第１および第２導体３１０，３１２の間に介在して、第１（内側）導体３１０と第２（外側）導体３１２とを電気的分離する誘電体材料３１４を備えている。第２（外側）導体３１２の内表面３１６および外表面３１８は、第２導体３１２の連続した部分であるにもかかわらず、表皮効果（スキンエフェクト）によって電気的分離した表面として振る舞う。例示のコンデンサ３０６は、螺旋巻線の対向する螺旋巻線セグメント３０８ａ，３０８ｂのベース部３０７ａ，３０７ｂにおいて、第２導体線路３１２のそれぞれの外面部３１８同士の間に結合されている。以下に説明するように、共鳴トラップは、選択された周波数で、例えばラーモア周波数で、第２導体線路の外面に電流が自由に流れるのを防ぐ。

【0025】

再び図３を参照すると、例示的な共鳴トラップ３００は、連続した長さの伝送線路３０２を折返して捻り、螺旋巻線部３０４を形成することを備えている。コンデンサ３０６は、折返し部３２０とは反対側の螺旋巻線部３０４のそれぞれの第１および第２ベース部３０７ａ，３０７ｂにおける伝送線路の部分同士の間で電気的結合されている。螺旋巻線部３０４は、螺旋巻線部３０４の第１ベース部３０７ａと、螺旋巻線部３０４の頂点における折返し部３２０との間に延びる第１螺旋巻線セグメント３０８ａを備えている。螺旋巻線部３０４は、螺旋巻線部３０４の第２ベース部３０７ｂと、螺旋巻線部３０４の頂点における折返し部３２０との間に延びる第２螺旋巻線セグメント３０８ｂを備えている。螺旋巻線部３０４が直線的なレイアウトで延びるように配置されている場合、長手方向軸線３２２は、折返し部３２０を通って、第１および第２螺旋巻線セグメント３０８ａ，３０８ｂの中心同士の間、および第１および第２ベース部３０７ａ，３０７ｂの間に延びている。

【0026】

第１螺旋巻線セグメント３０８ａおよび第２螺旋巻線セグメント３０８ｂは、共に、伝送線路３０２の曲率半径に少なくとも部分的に依存する曲率半径を有している。例示的な共鳴トラップ３００では、螺旋巻線部３０４の最小曲率半径は、伝送線路３０２の直径の２倍、または螺旋がきつく巻かれている全体としての螺旋巻線部の直径である。螺旋の２つの脚部の間にスペーサを配置して、螺旋の半径を効果的に大きくすることで、螺旋をよりきつく巻かないようにすることができる。また、伝送線路の外側の絶縁層の厚さを薄くすることで、螺旋をよりきつく巻くことができる。この共鳴トラップの最小曲率半径は、全体としての螺旋の直径によって制限される。螺旋の最大直径は、一般的にアプリケーションに依存し、アプリケーションが要求するトラップの自己遮蔽特性の関数となる。自己遮蔽特性は、共鳴トラップをどれだけきつく巻くか（長さあたりの捻り数（ツイストの数））と、捻り（ツイスト）の２本の脚を互いにどれだけ近づけるか（螺旋の半径）に依存する。特定の用途によって、必要な自己遮蔽のレベルが決まる。

【0027】

連続した伝送線路部分の構成要素である第１および第２伝送線路セグメント３０８ａ，３０８ｂは、折返し部３２０によって区画された接合部で結合する。伝送線路３０２の外側の絶縁層の一部は、インダクタンスの微調整を可能にするべく剥がされる。例示的な共鳴トラップ３００では、例えば集積回路コンデンサまたはセラミックチップコンデンサとすることができる例示的なコンデンサ３０６は、第１螺旋巻線セグメント３０８ａの第１ベース部３０７ａと、第２螺旋巻線セグメント３０８ｂの第２ベース部３０７ｂとを電気的結合する。また、伝送線路３０２の外側の絶縁層の一部を剥離して、外面３１８の対向する部分３１３ａ，３１３ｂ同士を露出させ、それらの間にコンデンサ３０６を電気的結合（例えば、半田付け）できるようにする。代替例の共鳴トラップでは、複数の個別のコンデンサ（図示せず）を、第１および第２螺旋巻線セグメント３０８ａ，３０８ｂ同士の間に長手方向に分布して結合することができる。別の代替実施形態では、単一の分布コンデンサ素子を、螺旋捻れ部３０４の長さに沿って結合することができる。上で説明したように、第１および第２螺旋巻線セグメント３０８ａ、３０８ｂはそれぞれ、連続した伝送線路３０２の一部を構成している。

【0028】

コモンモード電流と呼ばれることもある外部電流は、螺旋捻れ部３０４の第１および第２螺旋巻線セグメント３０８ａ，３０８ｂ内で反対方向に流れる。コモンモード電流は、例えば、伝送コイルが高エネルギーの励起パルスを送信する励起モード時に、共鳴トラップに誘導することができる。電流は、第１ベース部３０７ａと折返し部３２０との間の第１螺旋巻線セグメント３０８ａ内で、第１方向に流れる。また、第２ベース部３０７ｂと折返し部３２０との間の第２螺旋巻線セグメント内では、第１方向とは逆の第２方向に電流が流れる。このようにして、電流は、伝送線路３１２のうち捻れて螺旋状に捻れた部分３０４を形成する部分の外面３１８上の連続した経路に沿って、例えば、第１ベース部３０７ａから第１螺旋巻線セグメント３０８ａを通って折返し部３２０に至り、その後、第２螺旋巻線セグメント３０８ｂに沿って第２ベース部３０７ｂに至る経路において、いずれかの方向に流れる。

【0029】

共鳴タンク回路の共鳴周波数は、螺旋捻れ部３０４に含まれる伝送線路の全長、螺旋捻れ部３０４のおおよその断面積、螺旋捻れ部３０４の巻き数、コンデンサ３０６の値と位置などの要素によって決定される。さらに、螺旋巻線部３０４の異なる領域に渡って異なるコンデンサを設けることで、２つ以上の共鳴周波数を有している共鳴タンク回路を作り出すことができる。さらに、インダクタンスは、送信部３０２に関連する誘電体特性に依存することができる。送信モードの間、螺旋巻線部３０４のインダクタンスは、コンデンサ３０６の容量と組み合わせて、第１および第２螺旋巻線セグメント３０８ａ、３０８ｂの外部導体表面３１８上に共鳴回路を形成し、高インピーダンス回路を形成する。この高インピーダンスによって、第１および第２螺旋巻線セグメント３０８ａ，３０８ｂの外面に沿って、螺旋巻線部３０４内に電流が自由に流れないようになっている。受信モードでは、伝送線路の第１（内側）導体３１０に沿って、および第２導体３１２の内側表面３１６に沿って、反対方向に流れる差動電流は、ケーブルの第２導体３１２の電流の表皮効果によって、乱れずに共鳴トラップの中心を流れる。例示的な共鳴トラップ３００では、第１導体３１０と、第２導体３１２の内面３１６とは、差動信号を伝導する差動線路として作用する。第２導体３１２の外面３１８は、差動電流をホストしないが、コモンモード電流をホストする導電面として作用することになる。

【0030】

例示的な伝送線路３０２は、同軸ケーブルを使用して実装されるが、代替的な例示的な共鳴トラップ回路は、例えば、三軸ケーブルまたは二軸ケーブルを備えていることができる。例示的な共鳴トラップ回路は、例えば、ストリップ線路、マイクロストリップ、コプレーナ導波路、コプレーナストリップ、スロット線路、基板集積導波路、フィン線路、イメージ線路、またはそれらの任意の多層変形を備えているがこれらに限定されない、平面伝送線路を備えていることができる。例示的な共鳴トラップ回路は、ツイストペア、シールドペア、スタークワッドケーブル、ツインリード、レッヘル線路、または平行線路もしくは平行ワイヤ伝送線路を備えているがこれらに限定されない、平衡線路を備えていることができる。例示の共鳴トラップ回路は、例えば、金属または誘電体の導波路を備えていることができる。上記の例示的な伝送線路のそれぞれは、例えば、フレキシブルプリント回路基板、標準的なプリント回路基板上の１つまたは複数の層の様式で実装することができ、またはソリューション処理（例えば、プリンテッドエレクトロニクス）を用いて作成することができる。

【0031】

図５Ａは、図３の例示的な共鳴トラップ３００の螺旋巻線部３０４の例示的な側面図である。図５Ｂは、図３の例示的な共鳴トラップ３００の螺旋巻線部３０４内の外面電流の流れに起因する模擬磁場のマップを示す例示的な図面である。図５Ｃは、図３の例示的な共鳴トラップ３００の螺旋巻線部３０４内の外面電流経路の例示的なシミュレーションを示す例示的な図面である。

【0032】

図５Ａは、第１巻線セグメント３０８ａおよび第２巻線セグメント３０８ｂから等距離にあって螺旋巻線部３０４内で長手方向に延びる対称軸線５１０を示す。図５Ｂは、赤色で示されている第１最強磁場領域５０２が、対向する螺旋巻線セグメント３０８ａ、３０８ｂの表面が互いに向かって面するところに位置し、青色で示されている第２最弱磁場領域５０４が、対向する螺旋巻線セグメント３０８ａ、３０８ｂの表面が互いに離れて面するところに位置していることを示している。図５Ｃの個々の矢印は、電流の流れ方向を表している。矢印の大きさと色は、電流の流れの大きさを表している。大きなサイズの矢印は、より大きな大きさの電流の流れを表し、その逆もまた然りである。矢印の向きは、電流の流れの方向を表している。赤い矢印は電流の大きさが最大であることを表し、青い矢印は電流の大きさが最小であることを表す。電流は、対向する螺旋巻線セグメント３０８ａ，３０８ｂに沿って反対方向に流れる。図５Ｃは、磁場が最も大きいところで互いに向き合う対向螺旋巻線セグメント３０８ａ，３０８ｂの表面部に沿って大きな電流が流れ、磁場が最も小さいところで互いに向き合う対向螺旋巻線セグメント３０８ａ，３０８ｂの表面部に沿って小さな電流が流れることを示している。

【0033】

より詳細には、例示的な共鳴トラップ回路の動作の電磁的シミュレーションは、励起パルスの送信によって誘導される表面電流などの外表面電流が、最短の誘導経路に従うことを示している。図５Ｃに示すように、例示の螺旋巻線部３０４の場合、螺旋巻線部３０４のそれぞれの第１および第２ベース部３０７ａ，３０７ｂと折返し部３２０との間の最短経路は、螺旋に巻かれた第１および第２伝送線路セグメントの内向きの表面部に沿った経路である。図５Ｃに示すように、コモンモード電流などの電流は、螺旋状に巻かれた第１および第２螺旋巻線セグメント３０８ａ，３０８ｂの内向きの表面部に沿って反対方向に流れる。図５Ｂに示すように、コモンモード電流の流れに起因する磁界は、したがって、対向する螺旋巻線セグメント３０８ａ，３０８ｂの対向部分同士の間の螺旋巻線部３０４の中央部分に限定される。したがって、螺旋巻線部の各脚部３０８ａ，３０８ｂからの結果としての磁界は、放射されるのではなく、自己遮蔽される。螺旋巻線部３０４のこの生来の自己遮蔽は、例示の共鳴回路３００を外部磁界および負荷の変化に対してより鈍感にするので、共鳴回路３００が放射して磁界感度の問題を発生させるのを防止することができる。例えば、ブレード（ｂｒａｉｄ）、フォイル、またはチューブで形成された任意の導電性カバーを、共鳴トラップアセンブリ全体の上に配置して、例えば、追加の電磁シールドを提供することができる。

【0034】

例示的な共鳴トラップ３００は、第１および第２螺旋巻線セグメント３０８ａ，３０８ｂのベース部同士を電気的結合するべく使用される適切なサイズのコンデンサ３０６を選択することで調整することができる。コンデンサ３０６を螺旋巻線部３０４に接合する技術は、一般に、機械的に強力で弾力性のある電気的接続が作られていれば（例えば、半田、クリンプ、接着など）、共鳴トラップ回路３００の性能には影響しない。共鳴トラップの共鳴周波数は、ω～１／（ＬＣ）の形態となる。ここで、Ｌは螺旋ツイストのインダクタンスによって支配される共鳴トラップのインダクタンスであり、Ｃは集中コンデンサ３０６を備えている回路の分布容量である。周波数を微調整するためには、コンデンサの位置をズラすと螺旋の長さが変わり、その結果インダクタンスが変わるので、インダクタの長さを調整するべく、コンデンサ３０６が第１および第２螺旋巻線セグメントに結合する位置を結合前に選択することができる。また、微調整のために、半田などの選択可能な量の導電材料３２４を螺旋巻線の頂点の折返し領域３２０に加えて、電流の流れの経路を変えてインダクタンスを調整し、実質的にインダクタの長さを調整することもできる。説明のために、例えば、折返し領域３２０が小さなループであり、半田の追加は、このループの領域の一部を埋めることになり、実質的にループを小さくし、したがって、インダクタンスを小さくすることを考える。また、周波数調整のために、第１および第２螺旋巻線セグメントの間にスペーサを配置すること、螺旋巻線部３０４の捻りを変化させて巻線の半径や長さ当たりの巻数を増減させること、あるいは伝送線路上の外装コーティングの厚さを変化させることなどによって、螺旋巻線の直径を調整して総インダクタンスを修正することができる。間隔を大きくすると、螺旋の半径が大きくなり、その結果、螺旋の断面の面積が大きくなる。半径を大きくすると、インダクタンスが大きくなるはずであるが、螺旋に沿った一部の分布静電容量が減少するため、線形性が若干低下する。また、周波数を調整するべく、集中型コンデンサ素子３０６や分布コンデンサ素子の容量を調整することもできる。

【0035】

ＭＲＩで使用するべく、例示の共鳴トラップ３００は、スキャナのラーモア周波数で共鳴するように調整することができる。一例として、螺旋インダクタを用いた共鳴タンク回路は、３ＴのＭＲＩシステムで動作するように１２７ＭＨｚで動作するように調整されている。測定されたコモンモード電流の低減量は、ケーブル長に応じて－１０ｄＢ～－３０ｄＢであり、螺旋巻線の長さが約３．５ｃｍの共鳴回路では典型的に－１５ｄＢであった。このように、共鳴トラップの例では、３テスラで動作するのに適した共鳴周波数を持つことができ、これは約１２７ＭＨｚである。例示の共鳴トラップは、１．５テスラで動作するのに適した共鳴周波数を有していることができ、これは約６４ＭＨｚである。共鳴トラップの例では、７テスラで動作するのに適した共鳴周波数を持つことができ、これは約３００Ｍｈｚである。現在利用可能なスキャナ（非臨床）には、０．３５Ｔ～１０．５Ｔ（１４～４５０ＭＨｚ）のものがある。これらのスキャナのこれらの周波数でのブロックは異なっており、妥当なブロックを生成するためには、螺旋の全長、半径、および巻数をそれに応じて変化させる必要がある。

【0036】

１２７ＭＨｚで動作するように調整された共鳴トラップ回路３００の例では、周波数ブロッキングは１０ｄＢ～３０ｄＢと測定された。ケーブルトラップの業界標準も周波数別になっており、一般的には、３Ｔで１５ｄＢ以上のブロッキング、１．５Ｔで２０ｄＢ以上のブロッキングとなっている。ブロッキングの量は、Ｂ_１の摂動と、コイルの加熱とにも影響する。十分なブロッキングによって、Ｂ_１の変動は最小限に抑えられ（図６Ａ～図６Ｃ）、ＩＥＣ６０６０１－１およびＩＥＣ６０６０１－２－３３のガイドラインに沿った温度試験に合格するはずである。

【0037】

図６Ａ～図６Ｃは、２つの均質な水を満たした領域で構成された構造の例であり、受信コイル、伝送線路ケーブル、共鳴トラップがＢ_１励起に与える影響を示すフリップ角を表した図である。図６Ａは、受信コイルが存在しない領域のスライスにおけるベース線路のフリップ角を示しており、性能の「ゴールドスタンダード」と考えることができる。図６Ｂ～図６Ｃはそれぞれ，受信コイルアレイに共鳴トラップが結合されていない場合（図６Ｂ）と、受信コイルアレイに共鳴トラップが結合されている場合（図６Ｃ）の、受信コイルの直下の同じスライスのフリップ角を示している。コイルに共鳴トラップがかかっていないときにできたマップ（図６Ｂ）は、ベース線路（図６Ａ）からのフリップ角のズレ（ｄｅｖｉａｔｉｏｎｓ）が大きいのに対し、共鳴トラップがかかった受信コイルからのマップ（図６Ｃ）は、ベース線路のマップ（図６Ａ）に近いものになっている。このように、励起エネルギーを吸収する共鳴トラップが受信コイルや受信伝送線路にないと、Ｂ_１のフリップ角が不均一になる可能性が高くなり、ＭＲＩの結果が劣化してしまう。また、Ｂ_１の局所的な変動は比吸収率ＳＡＲの局所的な変動と同時に見られることが多いので、Ｂ_１の大きな変動はＭＲＩの安全上の問題と考えられる。マップは、励起エネルギーを吸収するための高インピーダンスブロックを共鳴トラップが提供することを示すとともに、受信コイルおよび伝送線路がＢ_１励起に干渉するのを共鳴トラップが防ぐことができることを示す。

【0038】

図７Ａ～図７Ｂは、フレキシブル誘電体７０４によって分離された第１および第２フレキシブル導電性プレート７０２ａ、７０２ｂを備えている、代替例のフレキシブルコンデンサ７００を示すための例示図面である。図７Ａは、フレキシブル容量層７００を備えている未組立の配置と、螺旋巻線部の第１および第２セグメントのそれぞれの第１および第２ベース部３０７ａ，３０７ｂの断面端面図とを示す例示的な図面である。図７Ｂは、第１導体７０２ａが第１２ベース部３０７ａに接触して巻き取られた状態、および第２導体７０２ｂが第２ベース部３０７ｂに接触して巻き取られた状態の、図７Ａのフレキシブル容量層７００を示す説明図である。より具体的には、図７Ｂは、第１導体７０２ａが第１ベース部３０７ａにおいて第２導体３１２の外面３１８に電気的接触し、第２導体７０２ｂが第２ベース部３０７ｂにおいて第２導体３１２の外面３１８に電気的接触するように配置されたフレキシブルコンデンサを示す説明図である。フレキシブルコンデンサ７００は、電気的に安定した接続が確立されるように、ベース部３０７ａ，３０７ｂに接着される（例えば、半田）。例示的なフレキシブルコンデンサでは、フレキシブル誘電体材料の各面を被覆する銅クラッド積層体が、コンデンサ素子として使用される。次に、フレキシブルコンデンサは、例えば、接合点３０７ａ、３０７ｂで螺旋状に巻かれた伝送線路に半田付けされ、フレキシブル導電性プレート７０２ａ、７０２ｂの２つのプレートが螺旋の互いに対向する側に接合されるようにする。その後、フレキシブルコンデンサは、フレキシブル導電性プレート７０２ａと７０２ｂの間で電気的接触しないように、螺旋の周りに巻き付けることができる。

【0039】

フレキシブルコンデンサの例としては、例えば、フレキシブルプリント回路基板（ＰＣＢ）材料で形成された第１および第２導電性プレートを挙げることができる。あるいは、例示のフレキシブルコンデンサは、例えば、フレキシブルな誘電体シートの両側に銅クラッドで形成された第１および第２導電性プレートを備えていることができる。例示のフレキシブルコンデンサの値は、誘電体の材料特性、誘電体の厚さ、導電シートの面積などの１つまたは複数の要因に基づいて調整することができる。また、誘電体７０４内の外部導電面７０２ａおよび７０２ｂの間の内部導電層の数に基づいて、静電容量を変化させることができる。このように、フレキシブルコンデンサは、例示の共鳴トラップの共鳴周波数を調整する方法を追加することができる。例えば、導体プレートの面積が静電容量を決定するので、共鳴トラップの調整は、フレキシブルコンデンサの総面積を変更することで実現できる（例えば、容量シートを切断して面積寸法を小さくすると、静電容量が減少する）。さらに、フレキシブルコンデンサの誘電体の厚さを変えると、静電容量が変わる。さらに、図７Ｂに示すように、フレキシブルコンデンサ素子７００を伝送線路の一部に巻き付けて、可撓性を低下させることなく共鳴トラップのプロファイルを低減することができる。さらに、コンデンサのより長いスクロール状の巻き付けによって、側面同士を短くしたり（７０２ａ，７０２ｂ）、共鳴トラップのサイズ／プロファイルを大幅に増加させたりすることなく、より長いコンデンサを使用することができる。矢印７１３は、スクロールが、オプションで、どのように巻き続けることができるかを示している。

【0040】

フレキシブルコンデンサ素子は、例えば、衝撃による損傷に対する耐性の向上など、改善された機械的安定性を示すことができる。フレキシブルコンデンサの（衝撃による）機械的制限は、ケーブルとコンデンサの間の結合であり、一方、セラミックチップコンデンサまたは集積回路コンデンサは、衝撃でより容易に粉砕されうる。フレキシブルコンデンサを使用した共鳴トラップは、第１セグメントと第２セグメントのベース部に接触してロール状に巻かれた容量シートをカットすることで調整することができる。このように、フレキシブルなコンデンサを備えた共鳴トラップは、比較的容易にチューニングすることができる。

【0041】

図８Ａは、カバー８０２内に封入され、ロール状のコンデンサ８０４を備えている螺旋巻線（見えない）を有している例示的な共鳴トラップ８００を示す説明図であり、螺旋巻線（カバー８０２の下にある）は、概ね直線的な配置で延びている。図８Ｂは、図８Ａの共鳴トラップの１２７Ｍｈｚにおける対応する例示の測定周波数減衰応答を示す説明図である。カバーは、例えばプラスチックとすることができ、螺旋の巻き戻しを防止する。

【0042】

図９Ａは、カバー８０２内の螺旋巻線部（見えない）が、螺旋巻線部の長さのほぼ中間で約１８０度の角度で曲げられた状態の、図８Ａの例示的な共鳴トラップ８００を示す説明図である。図９Ｂは、折り曲げられたトラップの約１２７Ｍｈｚにおける対応する測定周波数減衰応答例を示す説明図である。このように、共鳴トラップの螺旋巻線部を曲げても、周波数遮断特性にはほとんど影響がない。より詳細には、螺旋巻線部３０４によって提供される自己遮蔽によって、共鳴トラップ３００、８００は、中心軸線５１０に沿った曲げに対して実質的に影響を受けないことになる。さらに、自己遮蔽によって、共鳴トラップ３００、８００は、中心軸線５１０を中心とした捻りに対しても実質的に影響を受けないことになる。さらに、トラップ８００内に剛性の高い固体コア材料がないこと、およびトラップ８００を囲む剛性の高いファラデーケージがないことで、周波数減衰を変えることなくトラップ８００を折り返す（折り畳む）ことができるように、トラップの巻きの柔軟性が可能になる。

【0043】

図１０Ａは、図８Ａの共鳴トラップ８００とそれぞれ同一の２つの例示的な共鳴トラップ８００ａ、８００ｂを横に並べて（サイドバイサイド）配置した状態を示す説明図である。図１０Ｂは、２つのサイドバイサイドのトラップ８００ａ、８００ｂの１２７Ｍｈｚにおける対応する例示的な測定周波数減衰応答を示す例示的な図面である。弾力性トラップ８００ａ，８００ｂの生来の自己遮蔽性によって、それらのいずれかの周波数減衰をシフトさせることなく、それらを互いに近接して配置することが可能であることが理解されよう。螺旋構造３０４の自己遮蔽によって、共鳴トラップは外部の磁場や負荷の変化に対して鈍感になる。

【0044】

図１１Ａは、３つの螺旋巻線セグメント１１０８ａ、１１０８ｂ、１１０８ｃを生成するべく折り返され、編み込まれ（ｂｒａｉｄｅｄ）た伝送線路を備えている例示的な共鳴トラップ１１００を示す例示的な側面図である。図１１Ｂは、３つの螺旋巻線セグメント１１０８ａ、１１０８ｂ、１１０８ｃの折り返しおよび編組の表現を示す、共鳴トラップ１１００の簡略化されたレイアウト概略図である。共鳴トラップ１１００は、第２セグメント１１０８ｂと第３セグメント１１０８ｃとの間に第１折返し部１１２０ａを備えており、第３セグメント１１０８ｃと第１セグメント１１０８ａとの間に第２折返し部１１２０ｂを備えている。図面を簡略化するべく、第２セグメント１１０８ｂは、直線で示されている。図１１Ｃは、共鳴トラップ１１００の例示的な電気的模式図である。第１コンデンサ１１０６ａは、第２セグメント１１０８ｂと、第１セグメント１１０８ａと第３セグメント１１０８ｃとの間の接合部１１２０ｂとの間に結合される。第２コンデンサ１１０６ｂは、第１セグメント１１０８ａと、第２セグメント１１０８ｂと第３セグメント１１０８ｃとの間の接合部１１２０ａとの間に結合される。図１１Ｄは、例示的な共鳴トラップ１１００について、７５ＭＨｚおよび１６０ＭＨｚにおける対応する例示的な周波数減衰応答を示す説明図である。トラップ回路内に３つ以上の螺旋巻線セグメントを巻くことができ、追加の減衰応答を追加するべく対応するコンデンサ回路を設けることができることが理解されるであろう。しかし、より多くのセグメントの追加は、剛性を増加させ、トラップの柔軟性を低下させる。容量とインダクタンスは、トラップの各サブセクションを単一の周波数に調整するべく、それぞれのサブセクションで選択することもでき、コモンモード電流に対する抵抗の追加ポイントを提供する。

【0045】

図１２Ａは、例示的なプリント回路基板（ＰＣＢ）（「ＰＣＢトラップ」）共鳴トラップ回路１２００の斜視図である。図１２Ｂは、螺旋巻線部１２０４のそれぞれの第１および第２螺旋セグメント１２０８Ａ、１２０８Ｂを形成するように配置された、例えば高分子材料やセラミック材料などの誘電体などの基板に埋め込まれた複数の積層された平坦な導体層を示す、例示的なプリント回路基板ＰＣＢトラップ１２００の側断面図である。プリント回路基板ＰＣＢトラップの柔軟性は、基板層の柔軟性に直接関係する。例示的なプリント回路基板ＰＣＢトラップが柔軟性のあるフィルム、例えばポリイミドフィルム上に印刷される場合、プリント回路基板ＰＣＢトラップは生来的に柔軟性を有しているであろうが、例示的なプリント回路基板ＰＣＢトラップが柔軟性のないフィルム、例えばＸＰＣ上に印刷される場合、プリント回路基板ＰＣＢトラップは柔軟性を有さないであろう。図１２Ｃは、図１２Ｂの個々の積層された導体層を横に並べて（サイドバイサイド）図示した６つの別々の断面図を示す説明図である。例示のプリント回路基板ＰＣＢトラップ１２００は、第１～第６導体層１～６を備えている。第１導体層１はプリント回路基板ＰＣＢトラップの上部にあり、第６導体層６はプリント回路基板ＰＣＢの底部にある。第１～第６基板層１～６のそれぞれは、プリント回路基板ＰＣＢトラップの別の層に印刷され、プリント回路基板ＰＣＢの異なる層を一緒に電気的接続するべくビアが使用される。例えば、頂部、底部、および垂直といった方向性の言及は、便宜上使用されているものであり、限定することを意図していない。他の例示的なプリント回路基板ＰＣＢトラップ（図示せず）は、例えば、異なる数の層を備えていることができる。プリント回路基板ＰＣＢトラップは、例えば、フレキシブル回路基板から構成されたストリップ線路、またはマイクロストリップもしくは他のマイクロストリップ線路を備えていることができることが理解されるであろう。

【0046】

図１２Ａを参照すると、プリント回路基板ＰＣＢトラップ１２００の上部導体層１は、第１および第２信号パッド１２２２，１２２４を備えており、第１および第２接地パッド１２２６，１２２８を備えている。なお、コンデンサ１２３０は図示していない。図１２Ｂを参照すると、図３の共鳴トラップ３００の３０７ａに類似する第１螺旋セグメント１２０８Ａの第１ベース部１２０７Ａは、第１信号パッド１２２２および第１接地パッド１２２６の位置と、図３の共鳴トラップ３００の折返し部３２０に類似する頂点部１２２０との間に延びている。図３の共鳴トラップ３００の３０７ｂに類似する第２螺旋状セグメント１２０８Ｂの第２ベース部１２０７Ｂは、第２信号パッド１２２４および第２接地パッド１２２８の位置と、頂点部１２２０との間に延びる。第１および第２螺旋セグメント１２０８Ａ、１２０８Ｂは、例えば、電流が第１および第２螺旋セグメント１２０８Ａ、１２０８Ｂの一方を上り、他方を下りることができるように、頂点部１２２０を通って延びる連続的な電気回路を形成する。動作時には、第１および第２螺旋セグメント１２０８Ａ，１２０８Ｂは、図３の共鳴トラップ３００と同じ自己遮蔽機構によって、外部磁場から互いに遮蔽する。

【0047】

図１２Ｂ～図１２Ｃを参照すると、螺旋巻線セグメント１２０８Ａ，１２０８Ｂは３つの導電性トレースを備えており、これらはプリント回路基板ＰＣＢ上の層同士の間を通過して螺旋状の捻れ（ヘリカルツイスト）を作る。一例として第１螺旋巻線セグメント１２０８Ａを参照すると、差動信号は、信号および接地パッド入力、それぞれ１２２２および１２２６でトラップに渡される。パッド１２２２に渡された信号は、ビアを介して第２層２に導かれ、経路１２０８Ａに沿って、第２層２と第５層５の間を通過して、頂点部１２２０に至る。パッド１２２６を介してプリント回路基板ＰＣＢ上に渡された接地基準は、直接に第１層１上のパス１２０８Ａに接続され、ビアによって第３層３上のパス１２０８Ａに接続される。その後、接地トレースは１２０８Ａに沿って、第１層１と第３層３、第４層４と第６層６の間を行き来しながら、頂点部１２２０まで移動する。例示の第１導体層１および第３導体層３は、例示の第２導体層２よりも幅が広く、図１２Ｂの垂直方向に積層された構成では、信号導体層２は、接地導体層１および接地導体層３の間に位置する信号導体トレースとして機能し、これらの導体層は共に、信号を取り囲む接地プレーンとして機能する。同様に、例示の導体層４および６は接地として作用し、例示の導体層５は信号導体トレースとして作用する。例示の第４導体層４および第６導体層６は、例示の第５導体層５よりも再び幅が広く、図１２Ｂの積層構成では、信号導体層５は、接地導体層４および接地導体層６の間に位置する。

【0048】

基板材料に形成されたそれぞれの導体ビアは、導体層２および５の対応する位置同士を電気的結合する。また、誘電体材料に形成されたそれぞれの導体ビアは、外部接地導体層１と６の対応する位置同士を電気的結合する。また、誘電体材料に形成されたそれぞれの導体ビアは、等価な接地層１と３、４と６の間の対応する位置同士を電気的結合するように配置することができる（図示せず）。

【0049】

プリント回路基板ＰＣＢトラップ内の電流は、図５Ｃの共鳴トラップ３００で示されているのと同様に、プリント回路基板ＰＣＢトラップ１２００内の導体層に沿って最短経路をとる。接地導体層３および４は、プリント回路基板ＰＣＢトラップ内で互いに最も近い内向きの接地層であり、したがって、最大の電流の流れは、接地導体層３および４内にある可能性が高い。これは、例えば、図３の同軸ケーブル共鳴トラップ３００の第１および第２螺旋巻線セグメント３０８ａ，３０８ｂの内向き部分で電流の流れが大きくなることと同様である。接地導体層１および６は、互いに最も離れた外向きの層であるため、最も少ない電流の流れは、接地導体層１および６内にあると考えられる。これは、例えば、図３の同軸ケーブル共鳴トラップ３００の第１および第２螺旋巻線セグメント３０８ａ，３０８ｂの外向き部分での電流の流れが少ないことと同様である。

【0050】

接地層１は、第１接地パッド１２２６に電気的結合されている。それぞれのビアは、第２接地パッド１２２８を接地層６に結合する。それぞれのビアは、第１信号パッド１２２２を信号導体層２に電気的結合する。それぞれのビアは、第２信号パッド１２２４を信号導体層５に電気的結合する。コンデンサ１２３０の第１端子は、接地導体層１に電気的結合され、パッド１２３０のビアは、コンデンサの第２端子を接地導体層６に電気的結合する。

【0051】

図１３は、信号導体層２と信号導体層４との間のプリント回路基板ＰＣＢトラップ１２００内を上下左右に流れる例示的な信号電流を示す模式図である。例示的な電流１３４０は、第１層１のパッド１２２２を介してプリント回路基板ＰＣＢに流入し、ビアを通って第２層２に渡される。次に電流は、信号導体セグメント１２５１に沿って第２層２を横切り、ビア１３５１を通って第５層５の信号導体セグメント１２５２に流れる。次に電流１３４０は、信号導体セグメント１２５２に沿って第５層５を横切り、ビア１３５２を通って第２層２の信号導体セグメント１２５３に流れる。次の電流１３４０は、第２層２の信号導体セグメント１２５３に沿って流れ、ビア１３５３を通って第５層５の信号導体セグメント１２５４に至る。次の電流１３４０は、第５層５を横切る信号導体セグメント１２５４に沿って流れ、ビア１３５４を通って第２層２の信号導体セグメント１２５５に流れる。ビア１３５４は、概して、図３の螺旋巻線３００の頂点にある折返し領域３２０に対応していることに留意されたい。次に電流１３４０は、信号導体セグメント１２５５に沿って第２層２を横切り、ビア１３５５を通って第５層５の信号導体セグメント１２５６に流れる。次の電流１３４０は、第５層５を横切る信号導体セグメント１２５６に沿って流れ、ビア１３５６を通って第２層２の信号導体セグメント１２５７に流れる。次の電流１３４０は、第２層２を横切る信号導体セグメント１２５７に沿って流れ、ビア１３５７を通って第５層５の信号導体セグメント１２５８に至る。その後、信号はビアを通って第１層１のパッド１２２４に戻される。例示的な導体セグメント１２５１、１２５２、１２５３および１２５４は、第１螺旋セグメント１２０８Ａの構成要素である。例示の導体セグメント１２５５、１２５６、１２５７、１２５８は、第２螺旋セグメント１２０８Ｂの構成要素である。図１３のカラー版では、第１螺旋セグメント１２０８Ａ内の電流経路部分１３４０が白で色分けされ、第２螺旋セグメント１２０８Ｂ内の電流経路部分１３４０が青で色分けされている。このように、プリント回路基板ＰＣＢトラップ１２００の基板材料内で電流の流れが螺旋経路を辿るようにするための、基板層２における信号導体セグメント１２５１、１２５３、１２５５、および１２５７の例示的な配置と、基板層５における信号導体１２５２、１２５４、１２５６、および１２５８の配置と、ビア１３５１～１３５７によるセグメントの結合とは、図３の共鳴トラップ３００内の螺旋状の電流の流れに類似している。当業者であれば、接地導体層１、３、４、６は、同様に、プリント回路基板ＰＣＢトラップ１２００の基板材料内の螺旋状の接地導体経路に従うセグメントに、導体セグメントを挟んで配置されていることを理解するであろう。

【0052】

例示の共鳴トラップ回路３００、１１００、１２００は、幅広い用途がある。デジタルまたはアナログの電力制御信号を伝送する電力線路は、磁場を介して延びることができる。例示の共鳴トラップ回路は、例えば、磁界の周波数で信号を減衰させることで、磁界の存在下で電力線路がアンテナとして機能することを防止するべく使用することができる。共鳴トラップは、本質的に、電力線路を、磁界の存在下で共鳴しないより短いセグメントに切り刻む。共鳴トラップ回路は、例えば、携帯電話、ＲＦブロードバンド、ノートパソコンなどの他のＲＦアプリケーションにも使用できる。

【0053】

［様々な例］
共鳴トラップの実施例を挙げることができる。
実施例１は共鳴トラップ回路を備えており、共鳴トラップ回路は、互いに螺旋状に捻られた第１螺旋巻線セグメントと第２螺旋巻線セグメントとを備えている螺旋巻線部を備えているように配置された導体線路と、第１螺旋巻線セグメントと第２螺旋巻線セグメントとの間に容量を提供するように配置されたコンデンサと、を備えている。

【0054】

実施例２は、螺旋巻線部の柔軟性（フレキシビリティ）は、導体線路の柔軟性に比例する、実施例１の主題を備えていることができる。
実施例３は、共鳴トラップは周波数依存の抵抗を有しており、螺旋巻線部は、第１および第２螺旋巻線セグメントから等距離にあるとともに螺旋巻線部内で長手方向に延びる対称軸線を備えており、螺旋巻線部は、周波数減衰応答を実質的に変化させることなく、対称軸線に沿って曲がることができる、実施例１の主題を備えていることができる。

【0055】

実施例４は、周波数減衰応答を実質的に変化させることなく、対称軸線に沿って螺旋巻線部を最大１８０度まで曲げることができる、実施例３の主題を備えていることができる。

【0056】

実施例５は、共鳴トラップ回路は周波数減衰応答を有しており、螺旋巻線部は、第１および第２螺旋巻線セグメントから等距離にあるとともに螺旋巻線部内で長手方向に延びる対称軸線を備えており、螺旋巻線部は、周波数減衰応答を実質的に変化させることなく、対称軸線の周りに変形することができる、実施例１の主題を備えていることができる。

【0057】

実施例６は、螺旋巻線部は、周波数減衰応答を実質的に変化させることなく、対称軸線の周りに３６０度まで変形可能であるように、実施例３の主題を備えていることができる。

【0058】

実施例７は、螺旋巻線部の厚さは導体線路の厚さに比例する、実施例１の主題を備えていることができる。
実施例８は、螺旋巻線部の厚さは、螺旋巻線部の巻線セグメントの数に比例する、実施例１の主題を備えていることができる。

【0059】

実施例９は、螺旋巻線部は、第１螺旋巻線セグメントと第２螺旋巻線セグメントとの接合部を区画する折返し部を備えているように配置されている、実施例１の主題を備えていることができる。

【0060】

実施例１０は、螺旋巻線部のインダクタンスを調整するべく、折返し部の一部に堆積された導体材料をさらに有している、実施例１の主題を備えていることができる。
実施例１１は、導体線路セグメントは、第１螺旋巻線セグメントと第２螺旋巻線セグメントとの接合部に１８０度の折返し（折り目）を有している折返し部を備えているように配置されている、実施例１の主題を備えていることができる。

【0061】

実施例１２は、螺旋巻線部は、第１螺旋巻線セグメントと第２螺旋巻線セグメントとの接合部に折返し部を備えており、第１螺旋巻線セグメントは第１ベース部を備えているとともに、第１ベース部と折返し部との間に延在しており、第２螺旋巻線セグメントは第２ベース部を備えているとともに、第２ベース部と折返し部との間に延在している、実施例１の主題を備えていることができる。

【0062】

実施例１３は、コンデンサは、第１螺旋巻線セグメントと第２螺旋巻線セグメントとの間に自己容量を備えている、実施例１の主題を備えていることができる。
実施例１４は、コンデンサは、第１ベース部と第２ベース部との間に電気的結合された少なくとも１つの外部コンデンサを備えている、実施例１の主題を備えていることができる。

【0063】

実施例１５は、第１螺旋巻線セグメントは、１つまたは複数のそれぞれの第１内向き表面部を備えており、第２螺旋巻線セグメントは、１つまたは複数のそれぞれの第２内向き表面部を備えており、１つまたは複数の第１内向き表面部は、１つまたは複数の第２内向き表面部に面している、実施例１の主題を備えていることができる。

【0064】

実施例１６は、第１螺旋巻線セグメントおよび第２螺旋巻線セグメントの対向する対向面同士は、螺旋巻線部内の電流流れによって引き起こされる磁界および電界を自己シールド（自己遮蔽）するべく螺旋巻線部内に配置されている、実施例１の主題を備えていることができる。

【0065】

実施例１７は、導体線路は伝送線路を備えており、螺旋巻線部は伝送線路の連続部を備えている、実施例１の主題を備えていることができる。
実施例１８は、導体線路は伝送線路を備えており、伝送線路は第１導体、第２導体、およびそれらの間にある誘電体材料を備えており、コンデンサは少なくとも１つの外部コンデンサを備えており、少なくとも１つの外部コンデンサは、第１螺旋巻線セグメントにおける第２導体の一部と、第２螺旋巻線セグメントにおける第２導体の一部との間に結合されている、実施例１の主題を備えていることができる。

【0066】

実施例１９は、導体線路は同軸ケーブルを備えており、同軸ケーブルは外部導体と内部導体とそれらの間の誘電体材料とを備えており、コンデンサは少なくとも１つの外部コンデンサを備えており、少なくとも１つの外部コンデンサは、第１螺旋巻線セグメントにおける外部導体の一部と、第２螺旋巻線セグメントにおける外部導体の一部との間に結合されている、請求項１に記載の主題を備えていることができる。

【0067】

実施例２０は、導体線路は伝送線路を備えており、伝送線路は誘電体によって分離された少なくとも２つの導体を備えている、実施例１の主題を備えていることができる。
実施例２１は、コンデンサは、第１螺旋巻線セグメントと第２螺旋巻線セグメントとの間に結合された少なくとも１つの外部コンデンサを備えており、導体線路は伝送線路を備えており、伝送線路は誘電体によって分離された少なくとも２つの導体を備えており、少なくとも２つの導体のうちの少なくとも１つの部分は、少なくとも１つのコンデンサに結合されており、少なくとも２つの導体のうちの少なくとも１つの他の部分は、少なくとも１つのコンデンサに結合されていない、実施例１の主題を備えていることができる。

【0068】

実施例２２は、導体線路は伝送線路を備えており、伝送線路は誘電体によって分離された少なくとも２つの導体を備えており、少なくとも２つの導体のうちの少なくとも１つの部分は、差動信号線路として機能しており、少なくとも２つの導体のうちの少なくとも１つの他の部分は、差動信号線路の電位基準として機能する、実施例１の主題を備えていることができる。

【0069】

実施例２３は、コンデンサは、第１螺旋巻線セグメントと第２螺旋巻線セグメントとの間に結合された少なくとも１つの外部コンデンサを備えており、導体線路は伝送線路（トランスミッションライン）を備えており、伝送線路は誘電体によって分離された少なくとも２つの導体を備えており、伝送線路は差動線路（ディファレンシャルライン）と接地シールドとを備えており、少なくとも１つのコンデンサは、第１螺旋巻線セグメントにおける接地シールドの一部と、第２螺旋巻線セグメントにおける接地シールドの一部との間に結合されている、実施例１の主題を備えていることができる。

【0070】

実施例２４は、少なくとも１つのコンデンサは複数のコンデンサ素子を備えている、実施例１の主題を備えていることができる。
実施例２５は、少なくとも１つのコンデンサは、第１螺旋巻線セグメントと第２螺旋巻線セグメントとの間に分布容量を備えている、実施例１の主題を備えていることができる。

【0071】

実施例２６は、導体線路は同軸ケーブルを備えており、同軸ケーブルは外部導体と内部導体とそれらの間の誘電体材料とを備えており、少なくとも１つのコンデンサは、同軸ケーブルの２つ以上のシールドのうちの１つによって供給される分布容量を備えている、実施例１の主題を備えていることができる。

【0072】

実施例２７は、コンデンサは、第１螺旋巻線セグメントと第２螺旋巻線セグメントとの間に結合された少なくとも１つの外部コンデンサを備えており、少なくとも１つのコンデンサは、誘電体層の反対側同士に第１および第２導体層を備えている誘電体層を備えており、第１導体層は第１螺旋巻線セグメントに機械的接触および／または電気的接触し、第２螺旋巻線セグメントは第２螺旋巻線セグメントに機械的接触および／または電気的接触するように配置されている、実施例１の主題を備えていることができる。

【0073】

実施例２８は、誘電体材料はフレキシブル誘電体材料を備えている、実施例２７の主題を備えていることができる。
実施例２９は、さらにフレキシブルカバーを備えている実施例１の主題を備えていることができる。フレキシブルカバーは、螺旋巻線部の少なくとも一部を取り囲むとともに、螺旋巻線部の巻き戻しを防止する。

【0074】

実施例３０は、導体線路は多層プリント回路を備えている、実施例１の主題を備えていることができる。
実施例３１は、多層プリント回路は、層状誘電体基板と、層状誘電体基板内の異なる層に配置された信号導体および接地導体に結合された導体トレースとを備えており、信号導体線路および接地導体線路はともに基板内の平行な螺旋経路を辿る、実施例３０の主題を備えていることができる。

【0075】

実施例３２は、共鳴トラップ回路はさらに、剛性またはフレキシブルな層状誘電体基板を備えており、導体線路は、基板内の異なる層に配置されるとともに基板内の螺旋経路を辿る第１および第２接地導体を備えており、導体線路はさらに、基板内の第１および第２接地導体の間に位置するとともに基板内の螺旋経路を辿る信号導体を備えている、実施例３０の主題を備えていることができる。

【0076】

実施例３３は、螺旋巻線部はさらに第３螺旋巻線セグメントを備えており、第１、第２、および第３螺旋巻線セグメントは一緒に捻られており、さらに第２螺旋巻線セグメントと、第１または第３螺旋巻線セグメントとの間に容量を備えている、実施例１の主題を備えていることができる。

【0077】

受信回路の実施例は、以下を備えていることができる。
実施例３４は、磁気共鳴撮像システムで使用するための受信回路を備えていることができる。受信回路は、受信コイルと、受信コイルに結合された伝送線路と、第１共鳴トラップ回路と、を備えている。第１共鳴トラップ回路は、第１螺旋巻線部を備えているように配置された伝送線路の第１部分と、第１螺旋巻線部の一部を横切って容量を提供するように配置された第１コンデンサと、を備えている。

【0078】

実施例３５は、第１コンデンサは、第１螺旋巻線部を横切る自己容量を備えている、実施例３４の主題を備えていることができる。
実施例３６は、第１コンデンサは、第１螺旋巻線部を横切って結合された少なくとも１つの外部コンデンサを備えている、実施例３４の主題を備えていることができる。

【0079】

実施例３７は、さらに２つ以上の共鳴トラップ回路を備えている実施例３４の主題を備えていることができる。それぞれの共鳴トラップ回路は、第２螺旋巻線部を備えているように配置された伝送線路のそれぞれの第２部分と、第２螺旋巻線部の一部を横切って容量を提供するように配置されたそれぞれの第２コンデンサと、を備えている。

【0080】

実施例３８は、第１共鳴トラップおよびそれぞれの第２共鳴トラップは整合周波数減衰を有しており、第１共鳴トラップ回路およびそれぞれの第２共鳴トラップ回路は、共鳴周波数の１／４波長以下の間隔で互いに離間している、実施例３７の主題を備えていることができる。

【0081】

実施例３９は、第１およびそれぞれの第２共鳴トラップは異なる周波数を減衰させる、実施例３７の主題を備えていることができる。
実施例４０は、第１およびそれぞれの第２共鳴トラップ回路は、並んで配置されている、実施例３５の主題を備えていることができる。

【0082】

実施例４１は、第１およびそれぞれの第２共鳴トラップ回路の少なくとも１つは、少なくとも１８０度折り返されている、実施例３５の主題を備えていることができる。
実施例４２は、受信コイルはフレキシブル材料で形成されている、実施例３４の主題を備えていることができる。

【0083】

受信回路アレイパッドの実施例を備えていることができる。
実施例４３は、磁気共鳴撮像システムで使用するための受信回路アレイパッドを備えていることができ、受信回路アレイパッドは、各受信コイルが別の受信コイルの少なくとも一部に重なるように配置された複数の受信コイルと、それぞれが異なる受信コイルに結合された複数の伝送線路と、を備えている。それぞれの伝送線路は、それぞれの第１共鳴トラップ回路を提供するように配置されている。それぞれの第１共鳴トラップ回路は、それぞれの第１螺旋巻線部を備えているように配置されている、それぞれの伝送線路のそれぞれの第１部分と、それぞれの第１螺旋巻線部の一部を横切って容量を提供するように配置されたそれぞれの第１コンデンサと、を備えている。

【0084】

実施例４４は、それぞれの第１コンデンサは、それぞれの第１螺旋巻線部を横切る自己容量（セルフキャパシタンス）を備えている、実施例４３の主題を備えていることができる。

【0085】

実施例４５は、それぞれの第１コンデンサは、それぞれの第１螺旋巻線部を横切って結合されたそれぞれの少なくとも１つの外部コンデンサを備えている、実施例４３の主題を備えていることができる。

【0086】

実施例４６は、それぞれの伝送線路は、それぞれの第２共鳴トラップ回路を提供するように配置されており、それぞれの第２共鳴トラップ回路は、それぞれの第２螺旋巻線部を備えているように配置された伝送線路のそれぞれの第２部分と、それぞれの第２螺旋巻線部の一部を横切って容量を提供するように配置されたそれぞれの第２コンデンサとを備えている、実施例４３の主題を備えていることができる。

【0087】

実施例４７は、それぞれの伝送線路によって形成されたそれぞれの第１および第２共鳴トラップはそれぞれ異なる周波数を減衰させ、それぞれの伝送線路によって形成されたそれぞれの第１および第２共鳴トラップ回路は、共鳴周波数の１／４波長以下で互いに離間している、実施例４６の主題を備えていることができる。

【0088】

実施例４８は、受信コイルはフレキシブル材料で形成されている、実施例４３の主題を備えていることができる。
実施例４９はさらに、フレキシブル材料で形成されて複数の受信コイルを囲むハウジングを備えている、実施例４４の主題を備えていることができる。

【0089】

製造方法の実施例は、以下を備えていることができる。
実施例５０は、螺旋巻線部を形成するべく伝送線路の一部を捻る工程であって、螺旋巻線部は、一緒に螺旋状に捻られた第１螺旋巻線セグメントと第２螺旋巻線セグメントとを備えているとともに、第１螺旋巻線セグメントと第２螺旋巻線セグメントとの接合部に折返し部を備えている、捻る工程と、第１螺旋巻線セグメントと第２螺旋巻線セグメントとの間に少なくとも１つのコンデンサを結合する工程とを備えている、共鳴トラップ回路を製造する方法を備えていることができる。

【0090】

実施例５１は、結合（カップリング）は、それぞれの第１および第２螺旋巻線セグメントにおける伝送線路のそれぞれの接地シールド部同士の間にコンデンサを結合する工程を備えている、実施例５０の主題を備えていることができる。

【0091】

実施例５２は、結合されたコンデンサ素子は、フレキシブル導電性コーティングによって２つの面を覆われたフレキシブル誘電体シートで作られており、フレキシブルコンデンサ素子は、コンデンサを短くせずに共鳴トラップ回路のプロファイルが低減されるように、伝送線路の螺旋状の捻れの周りにスクロール状に巻き付けられている、実施例５０の主題を備えていることができる。

【0092】

実施例５３は、コンデンサ素子のスクロール状の巻き付けをきつくしたり緩めたりすることで、コンデンサ素子の２次インダクタンスおよび容量を調整する、実施例５２の主題を備えていることができる。

【0093】

実施例５４は、螺旋巻線部のインダクタンスを調整する工程をさらに備えている、実施例５０の主題を備えていることができる。
実施例５５は、螺旋巻線部のインダクタンスを調整する工程は、折返し部の導体の量を調整する工程を備えている、実施例５４の主題を備えていることができる。

【0094】

実施例５６は、螺旋巻線部のインダクタンスを調整する工程は、螺旋巻線部の半径を調整する工程を備えている、実施例５４の主題を備えていることができる。
実施例５７は、螺旋巻線部のインダクタンスを調整する工程は、螺旋巻線部の周りの導電シールドの量を調整する工程を備えている、実施例５４の主題を備えていることができる。

【0095】

実施例５８は、螺旋巻線部のインダクタンスを調整する工程は、コンデンサが螺旋巻線部に結合される位置を調整する工程を備えている、実施例５４の主題を備えていることができる。

【0096】

実施例５９は、螺旋巻線部の周りにフレキシブルカバーを配置する工程をさらに備えている、実施例５０の主題を備えていることができる。
実施例６０は、伝送線路の長さを螺旋巻線部に通すことで、螺旋の追加脚部を形成する、実施例５０の主題を備えていることができる。

【0097】

実施例６１は、螺旋の追加脚部を形成する伝送線路は、螺旋巻線部の最初の２つの脚部のうちの１つを形成する伝送線路に電気的連続している、実施例６０の主題を備えていることができる。

【0098】

実施例６２は、伝送線路は、２つ以上の部分を備えている螺旋巻線部に追加される、実施例６０の主題を備えていることができる。
実施例６３は、螺旋の追加脚部の接地シールドと、元の螺旋巻線部の１つまたは複数との間にコンデンサが結合されている、実施例６０の主題を備えていることができる。

【0099】

以上の説明は、当業者が共鳴トラップを作成して使用できるように提示したものである。実施例に対する様々な変更は、当業者には容易に明らかになるであろうし、本明細書で定義された一般的な原理は、本発明の精神と範囲から逸脱することなく、他の実施例や用途に適用することができる。先の説明では、説明のために多数の詳細が記載されている。しかし、当業者であれば、本開示の実施例は、これらの具体的な詳細を使用せずに実施され得ることを理解するであろう。他の例では、不必要な詳細で本発明の説明を不明瞭にしないために、周知のプロセスをブロック図の形で示している。同一の参照番号は、異なる図面における同一または類似のアイテムの異なるビューを表すべく、いくつかの場所で使用されている。このように、実施形態および実施例に関する前述の説明および図面は、本発明の原理を説明するものに過ぎない。したがって、添付の特許請求の範囲に定義されている本発明の精神および範囲から逸脱することなく、当業者が実施形態に様々な変更を加えることができることが理解されるであろう。

【図1A】

【図1B】

【図2】

【図3】

【図4A】

【図4B】

【図5A】

【図5B】

【図5C】

【図6A】

【図6B】

【図6C】

【図7A】

【図7B】

【図8A】

【図8B】

【図9A】

【図9B】

【図10A】

【図10B】

【図11A】

【図11B】

【図11C】

【図11D】

【図12A】

【図12B】

【図12C】

【図13】