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核磁気共鳴撮像素子、及びそれを用いた撮像システム、撮像方法 コモンズ

国内特許コード P110004308
整理番号 K021P07
掲載日 2011年7月11日
出願番号 特願2008-547046
登録番号 特許第5131667号
出願日 平成19年11月30日(2007.11.30)
登録日 平成24年11月16日(2012.11.16)
国際出願番号 JP2007073138
国際公開番号 WO2008066146
国際出願日 平成19年11月30日(2007.11.30)
国際公開日 平成20年6月5日(2008.6.5)
優先権データ
  • 特願2006-324443 (2006.11.30) JP
発明者
  • 遊佐 剛
出願人
  • 国立研究開発法人科学技術振興機構
発明の名称 核磁気共鳴撮像素子、及びそれを用いた撮像システム、撮像方法 コモンズ
発明の概要 基板と、基板の測定面上に集積化されて設けられ、核磁気共鳴の測定領域12に磁場を印加して、領域12内で局所的な測定位置を設定するための磁場印加用電極群20と、基板に対して所定位置に設けられ、測定領域12に対してRFパルスを照射するためのRFアンテナ15とによって核磁気共鳴撮像素子1Aを構成する。また、電極群20を、領域12に均一磁場を印加する均一磁場用電極25と、x軸方向について傾斜磁場を印加する第1傾斜磁場用電極30、35と、y軸方向について傾斜磁場を印加する第2傾斜磁場用電極40、45とを有する構成とする。これにより、測定対象物の画像取得を高い分解能で行うことが可能な核磁気共鳴撮像素子、及びそれを用いた撮像システム、撮像方法が実現される。
従来技術、競合技術の概要


核磁気共鳴撮像(MRI:Magnetic Resonance Imaging)法は、磁場中に置かれた測定対象物に高周波(RF波)を照射し、測定対象物中の原子核に生じる核磁気共鳴現象を用いて、その内部の画像情報を非破壊で取得する方法である。このMRI法では、測定対象物に傾斜磁場を印加することによって対象物中での測定位置を特定して、その画像情報を取得する方法が用いられている。



核磁気共鳴撮像装置(MRI装置)は、一般には、核磁気共鳴測定用のRFパルスを測定対象物に照射するためのRF照射コイル、測定対象物に静磁場、傾斜磁場を印加するための磁石またはコイル、及び測定対象物からの核磁気共鳴(NMR:Nuclear Magnetic Resonance)信号を検出するための検出コイルなどによって構成される(例えば、特許文献1参照)。このようなMRI法は、例えば、医療分野における被検体の画像取得などに広く利用されている。
【特許文献1】
特開2006-158767号公報
【特許文献2】
特開2003-329756号公報
【特許文献3】
特開2006-66603号公報
【特許文献4】
特開2006-135054号公報
【特許文献5】
特開2006-204551号公報
【非特許文献1】
D. Gammon et al., "Nuclear Spectroscopy in Single Quantum Dots: NanoscopicRaman Scattering and Nuclear Magnetic Resonance", Science Vol.277, pp.85-88 (1997)
【非特許文献2】
G. Yusa et al., "Controlled Multiple Quantum Coherences of Nuclear Spins in a Nanometre-Scale Device", Nature Vol.434, pp.1001-1005 (2005)

産業上の利用分野


本発明は、核磁気共鳴現象を用いて測定対象物の画像を取得する核磁気共鳴撮像素子、及びそれを用いた撮像システム、撮像方法に関するものである。

特許請求の範囲 【請求項1】
基板と、
前記基板の一方の面である測定面上に集積化されて設けられ、前記基板に対して所定領域に設定された核磁気共鳴の測定領域に磁場を印加して、前記測定領域内で局所的な測定位置を設定するための磁場印加用電極群と、
前記基板に対して所定位置に設けられ、前記基板での前記測定領域に対してRFパルスを照射するためのRF照射手段とを備え、
前記磁場印加用電極群は、
前記測定領域に対して、設定すべき前記測定位置に応じた均一磁場を印加する均一磁場用電極と、
前記測定領域に対して、前記基板の前記測定面に平行な第1軸方向について傾斜磁場を印加する第1傾斜磁場用電極と、
前記測定領域に対して、前記測定面に平行で前記第1軸と直交する第2軸方向について傾斜磁場を印加する第2傾斜磁場用電極と
を有することを特徴とする核磁気共鳴撮像素子。
【請求項2】
前記磁場印加用電極群において、
前記均一磁場用電極は、前記測定領域を囲むように形成されたループ電極を含み、
前記第1傾斜磁場用電極は、前記第1軸方向について前記測定領域を挟むように形成された一対の第1スプリット電極を含み、
前記第2傾斜磁場用電極は、前記第2軸方向について前記測定領域を挟むように形成された一対の第2スプリット電極を含む
ことを特徴とする請求項1記載の撮像素子。
【請求項3】
前記磁場印加用電極群において、
前記第1傾斜磁場用電極は、前記第1軸方向について前記測定領域を挟むように形成された一対の第1スプリット電極を含み、
前記第2傾斜磁場用電極は、前記第2軸方向について前記測定領域を挟むように形成された一対の第2スプリット電極を含むとともに、
前記均一磁場用電極は、前記一対の第1スプリット電極及び前記一対の第2スプリット電極を合わせたループ状の電極パターンによって構成されている
ことを特徴とする請求項1記載の撮像素子。
【請求項4】
前記磁場印加用電極群は、電極群を構成する各電極のパターン幅が10nm~10μmの範囲内の幅であることを特徴とする請求項1~3のいずれか一項記載の撮像素子。
【請求項5】
前記磁場印加用電極群は、電極群を構成する電極パターンの内側の幅が100nm~100μmの範囲内の幅であることを特徴とする請求項1~4のいずれか一項記載の撮像素子。
【請求項6】
前記RF照射手段は、前記基板の前記測定面上に、前記磁場印加用電極群に対して絶縁層によって絶縁されて形成されたRFアンテナを含むことを特徴とする請求項1~5のいずれか一項記載の撮像素子。
【請求項7】
前記RF照射手段は、前記基板の前記測定面とは反対側の面上に形成されたRFアンテナを含むことを特徴とする請求項1~5のいずれか一項記載の撮像素子。
【請求項8】
前記基板において、前記測定領域内での測定対象物は、前記測定面上、または前記測定面から所定深さの前記基板内に配置されることを特徴とする請求項1~7のいずれか一項記載の撮像素子。
【請求項9】
請求項1~8のいずれか一項記載の核磁気共鳴撮像素子と、
前記均一磁場用電極に均一磁場発生用の電流を供給する均一磁場用電流源と、
前記第1傾斜磁場用電極に傾斜磁場発生用の電流を供給する第1傾斜磁場用電流源と、
前記第2傾斜磁場用電極に傾斜磁場発生用の電流を供給する第2傾斜磁場用電流源と、
前記RF照射手段に対して前記RFパルスを供給するRFパルス供給手段と、
前記核磁気共鳴撮像素子の前記測定領域内での測定対象物からの核磁気共鳴信号を検出する検出手段と、
前記測定対象物に対する核磁気共鳴による撮像を制御する撮像制御手段と
を備えることを特徴とする核磁気共鳴撮像システム。
【請求項10】
前記撮像制御手段は、
前記第1傾斜磁場用電極または前記第2傾斜磁場用電極への電流の供給、及びそれによって前記測定領域に印加される傾斜磁場を制御することで、前記測定位置を設定する軸方向を選択するとともに、
前記均一磁場用電極への電流の供給、及びそれによって前記測定領域に印加される均一磁場を制御することで、前記測定領域内において、前記測定位置を走査することを特徴とする請求項9記載の撮像システム。
【請求項11】
前記撮像制御手段は、
前記第1傾斜磁場用電極への電流供給をON、前記第2傾斜磁場用電極への電流供給をOFFとして、前記第1軸方向について傾斜磁場が印加されて前記測定位置が選択された状態で、前記測定領域に前記RFパルスを照射する第1期間と、
前記第2傾斜磁場用電極への電流供給をON、前記第1傾斜磁場用電極への電流供給をOFFとして、前記第2軸方向について傾斜磁場が印加されて前記測定位置が選択された状態で、前記測定領域に前記RFパルスを照射する第2期間と
を含む測定期間を用いて、前記測定対象物に対して前記核磁気共鳴による撮像を行うことを特徴とする請求項9または10記載の撮像システム。
【請求項12】
前記撮像制御手段は、前記測定期間での測定モードについて、
前記第1期間において前記RFパルスとして所定位相の90°パルスを照射するとともに、前記第2期間において前記RFパルスとして前記第1期間と同じ位相の90°パルスを照射する第1測定モードと、
前記第1期間において前記RFパルスとして所定位相の90°パルスを照射するとともに、前記第2期間において前記RFパルスとして前記第1期間と異なる位相の90°パルスを照射する第2測定モードと
の2種類の測定モードを用いることを特徴とする請求項11記載の撮像システム。
【請求項13】
請求項1~8のいずれか一項記載の核磁気共鳴撮像素子を用い、
前記均一磁場用電極、前記第1傾斜磁場用電極、及び前記第2傾斜磁場用電極のそれぞれに対して必要に応じて磁場発生用の電流を供給する電流供給ステップと、
前記RF照射手段に対して前記RFパルスを供給するRFパルス供給ステップと、
前記核磁気共鳴撮像素子の前記測定領域内での測定対象物からの核磁気共鳴信号を検出する検出ステップと、
前記測定対象物に対する核磁気共鳴による撮像を制御する撮像制御ステップと
を備えることを特徴とする核磁気共鳴撮像方法。
【請求項14】
前記撮像制御ステップにおいて、
前記第1傾斜磁場用電極または前記第2傾斜磁場用電極への電流の供給、及びそれによって前記測定領域に印加される傾斜磁場を制御することで、前記測定位置を設定する軸方向を選択するとともに、
前記均一磁場用電極への電流の供給、及びそれによって前記測定領域に印加される均一磁場を制御することで、前記測定領域内において、前記測定位置を走査することを特徴とする請求項13記載の撮像方法。
【請求項15】
前記撮像制御ステップにおいて、
前記第1傾斜磁場用電極への電流供給をON、前記第2傾斜磁場用電極への電流供給をOFFとして、前記第1軸方向について傾斜磁場が印加されて前記測定位置が選択された状態で、前記測定領域に前記RFパルスを照射する第1期間と、
前記第2傾斜磁場用電極への電流供給をON、前記第1傾斜磁場用電極への電流供給をOFFとして、前記第2軸方向について傾斜磁場が印加されて前記測定位置が選択された状態で、前記測定領域に前記RFパルスを照射する第2期間と
を含む測定期間を用いて、前記測定対象物に対して前記核磁気共鳴による撮像を行うことを特徴とする請求項13または14記載の撮像方法。
【請求項16】
前記撮像制御ステップにおいて、前記測定期間での測定モードについて、
前記第1期間において前記RFパルスとして所定位相の90°パルスを照射するとともに、前記第2期間において前記RFパルスとして前記第1期間と同じ位相の90°パルスを照射する第1測定モードと、
前記第1期間において前記RFパルスとして所定位相の90°パルスを照射するとともに、前記第2期間において前記RFパルスとして前記第1期間と異なる位相の90°パルスを照射する第2測定モードと
の2種類の測定モードを用いることを特徴とする請求項15記載の撮像方法。
国際特許分類(IPC)
画像

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出願権利状態 登録
参考情報 (研究プロジェクト等) さきがけ 量子と情報 領域
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