JP5558079B2 - 磁気共鳴画像診断装置 - Google Patents

Description

本発明は、磁気共鳴画像診断装置に関する。

一般的に磁気共鳴画像診断装置では、収集系の多チャンネル化が進み、多数のコイルユニットを制御ユニットに接続可能となっている。このため、コイルユニットと制御ユニットとの間の接続ケーブルの本数も増大して不便であるため、コイルユニットと制御ユニットとの間での信号伝送を無線化することが望まれている。

そしてこのような事情の下に、コイルユニットと制御ユニットとの間での信号伝送を無線化する技術が既に提案されている（例えば、特許文献１を参照）。

特開平０５−２６１０８５号公報 特開２００１−７６４３９号公報

近年のコイルユニットは多機能化が進んでおり、コイルユニットの動作状態を制御ユニットから制御できる必要がある。そのための制御信号の伝送も無線で行おうとすれば、さらに無線チャネルが増加する。

一方、本出願人は、コイルユニットと制御ユニット（メインユニット）との間での信号伝送にデジタル無線方式を利用する技術を特願２００９−１２２２４７として提案済みである。この特願２００９−１２２２４７の技術によると、サンプリングクロックおよび搬送波をそれぞれ伝送するための無線チャネルを必要としている。

このように、コイルユニットと制御ユニットとの間での信号伝送には多数の無線チャネルを必要とし、無線信号の送受信のための回路規模が増大するという不具合があった。

本発明はこのような事情を考慮してなされたものであり、その目的とするところは、無線チャネル数を低減し、これにより無線信号の送受信のための回路規模を縮小できる磁気共鳴画像診断装置を提供することにある。

本発明の一態様による磁気共鳴画像診断装置は、制御ユニットと、この制御ユニットとは別体のコイルユニットとを備える磁気共鳴画像診断装置であって、前記制御ユニットは、第１のクロック信号を生成するクロック信号生成部と、前記コイルユニットの動作状態を指示するためのデータ信号を生成するデータ信号生成部と、前記第１のクロック信号を前記データ信号によって変調して変調信号を得る変調部と、前記変調信号を含んだクロック伝送信号を生成するクロック伝送信号生成部と、前記クロック伝送信号を空間に放射するクロック送信アンテナとを具備し、前記コイルユニットは、前記空間を伝播した前記クロック伝送信号を電気信号状態に変換するクロック受信アンテナと、前記クロック受信アンテナにより電気信号状態に変換された前記クロック伝送信号から前記変調信号を検波する検波部と、前記検波部で検波された前記変調信号から前記第１のクロック信号に同期した第２のクロック信号を生成するクロック再生部と、被検体で生じた磁気共鳴信号を検出するコイルと、前記コイルで検出された前記磁気共鳴信号を前記第２のクロック信号に同期してデジタル変換するデジタル変換部と、前記検波部で検波された前記変調信号から前記第２のクロック信号を用いて前記データ信号を検出するデータ検出部と、前記データ検出部により検出された前記データ信号により指示される動作状態となるように前記コイルユニットの動作状態を制御する制御部と、前記コイルで検出された前記磁気共鳴信号または前記デジタル変換部でデジタル変換された後の前記磁気共鳴信号に対して、エコー信号の始まりを示す開始信号を付加する付加部とを具備し、前記データ信号生成部は、前記開始信号を付加するタイミングを指示するものとして前記データ信号を生成し、前記制御部は、前記データ信号が示すタイミングで前記開始信号を付加するように前記付加部を制御する。

本発明によれば、無線チャネル数を低減し、これにより無線信号の送受信のための回路規模を縮小できる。

本発明の一実施形態に係る磁気共鳴画像診断装置（ＭＲＩ装置）の構成を示す図。 図１中のコイルユニットおよび無線ユニットのブロック図。 図２中の検波部、クロック再生部およびデータ検出部のブロック図。 変調信号の一例を示す図。 変調信号の一例を示す図。 変調信号の一例を示す図。 データ信号と動作状態の変化とのタイミング図。 データ信号と動作状態の変化とのタイミング図。 図２中のクロック再生部の第１の実施形態におけるブロック図。 図９中の位相比較器３３ａの動作の一例におけるタイミング図。 図２中のクロック再生部の第１の実施形態の第１の変形例におけるブロック図。 図１１中の位相比較器３３ａの動作の一例におけるタイミング図。 図２中のクロック再生部の第１の実施形態の第２の変形例におけるブロック図。 図１３中の位相比較器３３ａの動作の一例におけるタイミング図。 図２中のクロック再生部の第２の実施形態におけるブロック図。 図１５中の位相比較器３３ａの動作の一例におけるタイミング図。 図２中のクロック再生部の第２の実施形態の第１の変形例におけるブロック図。 図１７中の位相比較器３３ａの動作の一例におけるタイミング図。 図２中のクロック再生部の第２の実施形態の第２の変形例におけるブロック図。 図１９中の位相比較器３３ａの動作の一例におけるタイミング図。 図１５中の位相比較器３３ａの動作の変形例におけるタイミング図。 図１７中の位相比較器３３ａの動作の変形例におけるタイミング図。 図１９中の位相比較器３３ａの動作の変形例におけるタイミング図。 図２中のクロック再生部３３の第３の実施形態におけるブロック図。 図２４中の位相比較器３３ａの動作の一例におけるタイミング図。 図２中のクロック再生部の第３の実施形態の第１の変形例におけるブロック図。 図２６中の位相比較器３３ａの動作の一例におけるタイミング図。 図２中のクロック再生部の第３の実施形態の第２の変形例におけるブロック図。 図２８中の位相比較器３３ａの動作の一例におけるタイミング図。 図２中のクロック再生部の第３の実施形態の第３の変形例におけるブロック図。 図２中のクロック再生部の第３の実施形態の第４の変形例におけるブロック図。 第３の実施形態の第３および第４の変形例を既存のＰＬＬに位相比較器を接続することにより実現する概念を示す図。

以下、図面を参照して本発明の実施の形態について説明する。

図１は本実施形態に係る磁気共鳴画像診断装置（ＭＲＩ装置）１００の構成を示す図である。ＭＲＩ装置１００は、静磁場磁石１、傾斜磁場コイル２、傾斜磁場電源３、寝台４、寝台制御部５、コイルユニット６ａ，６ｂ、送信部７、クロック信号生成部８、高周波パルス・傾斜磁場制御部９、ドライバ１０、無線ユニット１１、システム再構成フロントエンド１５、再構成システム２０、記憶部２１、表示部２２、入力部２３、主制御部２４およびデータ信号生成部２５を具備する。なお、これらの各部のうち、コイルユニット６ｂ以外の各部は、コイルユニット６ｂとは別体のメインユニットに備えられる。なおメインユニットは、ガントリと処理ユニットとに分けられることも有る。この場合は例えば、静磁場磁石１、傾斜磁場コイル２、傾斜磁場電源３、寝台４、寝台制御部５、コイルユニット６ａ、送信部７、高周波パルス・傾斜磁場制御部９および無線ユニット１１がガントリに備えられ、クロック信号生成部８、ドライバ１０、システム再構成フロントエンド１５、再構成システム２０、記憶部２１、表示部２２、入力部２３および主制御部２４が処理ユニットに備えられる。かくして、メインユニットあるいは処理ユニットは、制御ユニットとしての機能を備える。

静磁場磁石１は、中空の円筒形をなし、内部の空間に一様な静磁場を発生する。この静磁場磁石１としては、例えば永久磁石、超伝導磁石等が使用される。

傾斜磁場コイル２は、中空の円筒形をなし、静磁場磁石１の内側に配置される。傾斜磁場コイル２は、互いに直交するＸ，Ｙ，Ｚの各軸に対応する３種のコイルが組み合わされている。傾斜磁場コイル２は、上記の３種のコイルが傾斜磁場電源３から個別に電流供給を受けて、磁場強度がＸ，Ｙ，Ｚの各軸に沿って傾斜する傾斜磁場を発生する。なお、Ｚ軸方向は、例えば静磁場方向と同方向とする。Ｘ，Ｙ，Ｚ各軸の傾斜磁場は、例えば、スライス選択用傾斜磁場Ｇs、位相エンコード用傾斜磁場Ｇeおよびリードアウト用傾斜磁場Ｇrにそれぞれ対応される。スライス選択用傾斜磁場Ｇsは、任意に撮影断面を決めるために利用される。位相エンコード用傾斜磁場Ｇeは、空間的位置に応じて磁気共鳴信号の位相を変化させるために利用される。リードアウト用傾斜磁場Ｇrは、空間的位置に応じて磁気共鳴信号の周波数を変化させるために利用される。

被検体２００は、寝台４の天板４ａに載置された状態で傾斜磁場コイル２の内部の空間（撮像空間）内に挿入される。寝台４は、寝台制御部５の制御の下に、天板４ａをその長手方向（図１中における左右方向）および上下方向に移動させる。通常、この長手方向が静磁場磁石１の中心軸と平行になるように寝台４が設置される。

コイルユニット６ａは、１つまたは複数のコイルを円筒状のケースに収容して構成される。コイルユニット６ａは、傾斜磁場コイル２の内側に配置される。コイルユニット６ａは、送信部７から高周波パルス（ＲＦパルス）の供給を受けて、高周波磁場を発生する。

コイルユニット６ｂは、天板４ａ上に載置されたり、天板４ａに内蔵されたり、あるいは被検体２００に装着される。そして撮影時には、被検体２００とともに撮像空間内に挿入され、被検体２００から電磁波として放射される磁気共鳴信号を受けて電気的な磁気共鳴信号を得る。コイルユニット６ｂとしては、様々なタイプのものが任意に装着可能である。また受信用のコイルユニットは、２つ以上が装着されても良い。コイルユニット６ｂは、電気的な信号として得た磁気共鳴信号をデジタル無線送信する機能を備える。

送信部７は、ラーモア周波数に対応するＲＦパルスをコイルユニット６ａに供給する。

クロック信号生成部８は、所定周波数の第１のクロック信号を発生する。この第１のクロック信号は、ＭＲＩ装置１００の全体の動作タイミングの基準となるシステムクロックとしても使用されても良い。

高周波パルス・傾斜磁場制御部９は、主制御部２４の制御の下に、所要のパルスシーケンスに従って各傾斜磁場を変化させるとともにＲＦパルスを送信するように傾斜磁場電源３および送信部７を制御する。なお高周波パルス・傾斜磁場制御部９には、第１のクロック信号がそのレベルがドライバ１０によって適切に調整された上で与えられる。高周波パルス・傾斜磁場制御部９は、この第１のクロック信号に同期してパルスシーケンスを進める。

無線ユニット１１は、コイルユニット６ｂからデジタル無線送信された磁気共鳴信号を受信する。無線ユニット１１は、受信したデジタル状態の磁気共鳴信号をデジタル復調した上でシステム再構成フロントエンド１５へと出力する。また無線ユニット１１は、第１のクロック信号および変復調クロック信号をコイルユニット６ｂに無線送信する。さらに無線ユニット１１は、データ信号生成部２５が出力するデータ信号で第１のクロック信号を変調することにより、第１のクロック信号とともにデータ信号を無線送信する。

システム再構成フロントエンド１５は、無線ユニット１１から与えられる磁気共鳴信号に対し、ゲイン制御、周波数変換、ならびに直交検波を施す。さらにシステム再構成フロントエンド１５は、コイルユニット６ｂにおける振幅圧縮の復元処理を磁気共鳴信号に対し施す。

再構成システム２０は、システム再構成フロントエンド１５で処理された後の磁気共鳴信号の少なくとも一方に基づいて、被検体２００に関する画像を再構成する。

記憶部２１は、再構成システム２０で再構成された画像を示す画像データなどの各種のデータを記憶する。

表示部２２は、再構成システム２０で再構成された画像や、ＭＲＩ装置１００をユーザが操作するための各種の操作画面などの各種の情報を主制御部２４の制御の下に表示する。表示部２２としては、液晶表示器などの表示デバイスを利用可能である。

入力部２３は、オペレータからの各種指令や情報入力を受け付ける。入力部２３としては、マウスやトラックボールなどのポインティングデバイス、モード切替スイッチ等の選択デバイス、あるいはキーボード等の入力デバイスを適宜に利用可能である。

主制御部２４は、図示していないＣＰＵやメモリ等を有しており、ＭＲＩ装置１００を総括的に制御する。

データ信号生成部２５は、コイルユニット６ｂの動作状態を指示するためのデータ信号を主制御部２４の指示の下に生成する。

図２は図１中のコイルユニット６ｂおよび無線ユニット１１のブロック図である。

コイルユニット６ｂは、クロック受信アンテナ３１、検波部３２、クロック再生部３３、搬送波生成部３５、複数のコイル３６、カップリング回路３７、セレクタ３８、ＬＯＧアンプ３９、デジタル変換部４０、開始信号付加部４１、変調処理部４２、ドライバ４３、共鳴信号送信アンテナ４４、データ検出部４５および制御部４６を含む。また無線ユニット１１は、変調部５１、キャリア信号生成部５２、振幅変調部５３、ドライバ５４、クロック送信アンテナ５５、変復調用信号生成部５６および復調処理部６３を含む。

変調部５１は、クロック信号生成部８から出力された第１のクロック信号を、データ信号生成部２５から出力されたデータ信号で変調することによって変調信号を生成する。

キャリア信号生成部５２は、変調信号を無線伝送するための所定周波数のキャリア信号を生成する。キャリア信号の周波数は、磁気共鳴周波数の整数分の１の周波数を避けた値に設定する。

振幅変調部５３は、変調信号によりキャリア信号を振幅変調することで、クロック伝送信号を生成する。

ドライバ５４は、クロック伝送信号を無線送信するのに適するレベルに調整する。

かくしてキャリア信号生成部５２、振幅変調部５３、ドライバ５４およびクロック送信アンテナ５５は、変調信号を含んだクロック伝送信号を生成するクロック伝送信号生成部を構成する。

クロック送信アンテナ５５は、ドライバ５４から出力される電気的なクロック伝送信号が供給されると、これを電磁波として空間に放射する。

クロック受信アンテナ３１は、クロック送信アンテナ５５から放射されたものを含んだ電磁波を受けて、それに対応した電気信号を出力する。

検波部３２は、クロック送信アンテナ５５から出力される電気信号に含まれたクロック伝送信号から変調信号を検波する。

クロック再生部３３は、検波部３２で検波された変調信号に含まれる第１のクロック信号の成分に同期した第２のクロック信号を生成する。

変復調用信号生成部５６は、所定周波数の復調用信号を生成する。

搬送波生成部３５は、クロック再生部３３で再生された第２のクロック信号を使用して搬送波を生成する。搬送波の周波数は、磁気共鳴周波数の整数分の１の周波数を避け、かつキャリア信号の周波数とは異なる値に設定する。そして搬送波生成部３５は、再生した搬送波のレベルを適切に調整した上で変調処理部４２へと供給する。

コイル３６は、少なくとも２つが設けられる。図２では２つのみを図示しているが、３つ以上が設けられていても良い。そしてこれら複数のコイル３６は、フェイズドアレイコイル（ＰＡＣ）を形成している。コイル３６はそれぞれ、被検体２００から電磁波として放射された磁気共鳴信号を受けて、それに対応した電気的な磁気共鳴信号を出力する。

カップリング回路３７は、複数のコイル３６のうちの２つの間のカップリング／デカップリングを切り替える。カップリング回路３７は、カップリング／デカップリングの切り替えに例えばＰＩＮダイオードを用いる。カップリング回路３７は、コイル３６が３つ以上設けられている場合には、２つ以上のカップリング回路３７がコイル３６の異なる組み合わせのそれぞれに対して設けられても良い。

セレクタ３８は、制御部４６の制御の下に複数のコイル３６のいずれかを選択することで、その選択したコイル３６を有効化する。セレクタ３８は、選択したコイル３６が出力する磁気共鳴信号をＬＯＧアンプ３９に入力する。なおセレクタ３８は、複数のコイル３６の全て、または一部の少なくとも２つのコイル３６を同時に選択可能としても良い。例えば、複数のコイル３６がいくつかのセクションに分けられて各セクションに少なくとも２つのコイル３６が属しているならば、セレクタ３８は同一のセクションに属している少なくとも２つのコイル３６を同時に選択する。

ＬＯＧアンプ３９は、セレクタ３８から入力される磁気共鳴信号の振幅を予め定められた対数関数に応じて圧縮する。

デジタル変換部４０は、ＬＯＧアンプ３９から出力されるアナログ状態の磁気共鳴信号をデジタル化する。デジタル変換部４０は、上記のデジタル化のための磁気共鳴信号のサンプリングをクロック再生部３３から供給される第２のクロック信号に同期して行う。

開始信号付加部４１は、制御部４６の制御の下に、デジタル変換部４０でデジタル化されたのちの磁気共鳴信号に対してエコー信号の開始タイミングを示す開始信号を付加する。

変調処理部４２は、開始信号を付加した後の磁気共鳴信号に対し、デジタル送信のための符号化を施す。この符号化には、例えば畳み込み符号、リードソロモン符号、ターボ符号、あるいはＬＤＣＰ符号などを適用可能である。さらに変調処理部４２は、符号化した後の磁気共鳴信号により、搬送波生成部３５から供給される搬送波を変調することによって伝送用信号を得る。

ドライバ４３は、変調処理部４２から出力される伝送用信号を無線送信するのに適するレベルに調整した上で共鳴信号送信アンテナ４４に供給する。

かくして搬送波生成部３５、変調処理部４２およびドライバ４３は、共鳴信号送信部を構成している。

共鳴信号送信アンテナ４４は、ドライバ４３から供給される電気的な伝送用信号を電磁波として空間に放射する。

アンテナ６２は、共鳴信号送信アンテナ４４から放射されたものを含んだ電磁波を受けて、それに対応した電気信号を出力する。

復調処理部６３は、アンテナ６２から出力される電気信号を、変復調用信号生成部５６から供給される搬送波を用いてデジタル状態の磁気共鳴信号を復調する。

図３は検波部３２、クロック再生部３３およびデータ検出部４５のブロック図である。

検波部３２は、包絡線検波部３２ａおよびフィルタ３２ｂを含む。

包絡線検波部３２ａは、クロック送信アンテナ５５から出力される電気信号に含まれたクロック伝送信号に対して包絡線検波を行って変調信号に相当する信号成分を抽出する。

フィルタ３２ｂは、包絡線検波により抽出された信号成分から帯域制限によって所望帯域外の信号を抑圧することによって、変調信号を抽出する。

クロック再生部３３は、位相比較器３３ａ、ループフィルタ３３ｂおよび発振器（以下、ＶＣＯと称する）３３ｃを含む。

位相比較器３３ａは、検波部３２から与えられる変調信号とＶＣＯ３３ｃが出力する第２のクロック信号との位相を比較してクロック位相差信号を出力する。

ループフィルタ３３ｂは、クロック位相差信号を帯域制限することによりＶＣＯ３３ｃの制御電圧を生成する。

ＶＣＯ３３ｃは、第２のクロック信号を発振する。ＶＣＯ３３ｃは、ループフィルタ３３ｂから与えられる制御信号の電圧に応じて発振周波数を変更する。

データ検出部４５は、サンプリング部４５ａおよび検出部４５ｂを含む。

サンプリング部４５ａは、検波部３２から与えられる変調信号をクロック再生部３３から与えられる第２のクロック信号に同期してサンプリングする。

検出部４５ｂは、サンプリング部４５ａで得られた符号列をデータ信号としてあらかじめ定められたデータパターンと比較することでデータ信号を検出する。

制御部４６は、データ検出部４５で検出されたデータ信号に基づいて、カップリング回路３７、セレクタ３８、ＬＯＧアンプ３９、デジタル変換部４０、開始信号付加部４１、変調処理部４２およびドライバ４３の動作状態を後述するように制御する。

次に以上のように構成されたＭＲＩ装置１００の動作について説明する。ただし、エコー信号を被検体２００で生じさせ、エコー信号を収集し、この収集したエコー信号に基づいて被検体２００に関する画像を再構成する動作などのような既存のＭＲＩ装置と同様な動作については説明を省略し、ＭＲＩ装置１００の特徴的な動作を中心に説明することとする。

コイルユニット６ｂでは、例えば次のような各項目について動作状態の変更が可能である。

(1) セレクタ３８でのコイル３６の選択状態。

(2) カップリングモード／デカップリングモードの選択状態。

(3) 磁気共鳴信号への開始信号の付加。

(4) 磁気共鳴信号の送信／非送信。

そしてこれらの動作状態は、主制御部２４において決定される。

主制御部２４はコイルユニット６ｂにおける何らかの動作状態を変更する必要が生じたならば、そのような動作状態の変更を指示するためのデータ信号を生成するようにデータ信号生成部２５に指示する。この指示を受けるとデータ信号生成部２５は、主制御部２４から指定されたデータ信号を生成する。データ信号は、“０”または“１”を配列した系列により表され、指示する内容に応じて系列のパターンが異なる。上記のような動作状態の各項目にそれぞれ対応付けて互いに異なるデータパターンを予め割り付けておく。そしてデータ信号生成部２５は、主制御部２４から指示された項目に応じたデータパターンを持った系列のデータ信号を生成する。

データ信号生成部２５で生成されたデータ信号は変調部５１に与えられる。このようにデータ信号が与えられると変調部５１は、クロック信号生成部８から与えられる第１のクロック信号をデータ信号で変調して変調信号を得る。この変調には、例えばＯＯＫ（ON-OFF-Keying）やＡＳＫ（Amplitude-shift-Keying）が使用可能である。

図４，５，６は変調信号の一例をそれぞれ示す図である。

これらの図４，５，６において、区間３０１，４０１，５０１は第１のクロック信号の周期を表している。そして図４，５，６の例では、この第１のクロック信号の周期の単位で振幅を変化させることによってデータ信号を多重している。例えば、第１のクロック信号の振幅をそのままにした場合を“１”、小さくした場合を“０”としている。かくして区間３０２，４０２，５０２には、“１００１０１１０”、“０１００１０１１”、“０１００１１１０”なる系列を持ったデータ信号がそれぞれ多重されている。

変調部５１でこのようにして得られた変調信号は、振幅変調部５３においてキャリア信号生成部５２で生成されたキャリア信号を振幅変調するために使用される。そして振幅変調部５３で得られたクロック伝送信号は、ドライバ５４を介してクロック送信アンテナ５５へと供給されて、このクロック送信アンテナ５５より空間へと電波として放射される。この電波が空間を伝播してクロック受信アンテナ３１に到達すると、クロック受信アンテナ３１によりクロック伝送信号は電気信号状態に戻される。そしてクロック伝送信号が検波部３２で検波されることによって、クロック伝送信号から変調信号が抽出される。この変調信号は、クロック再生部３３およびデータ検出部４５にそれぞれ与えられる。

クロック再生部３３では、変調信号に同期した第２のクロック信号が生成されることによって、変調信号に含まれている第１のクロック信号が擬似的に再生される。データ検出部４５では、クロック再生部３３で生成された第２のクロック信号に同期して変調信号をサンプリングし、さらにこのサンプリングで得られた符号列をあらかじめ定められたデータパターンと比較することでデータ信号が検出される。そしてデータ信号そのもの、またはデータ信号が示す指示に関連付けられたコマンドがデータ検出部４５から制御部４６に与えられる。

このようにして、コイルユニット６ｂにおける何らかの動作状態の変更に関する指示が、第１のクロック信号に重畳した状態でコイルユニット６ｂの制御部４６へと無線にて送られる。

制御部４６はこのようにして与えられた指示に応じて、上記の各項目に関しての動作状態の変更を次のように行う。

(1) 複数のコイル３６のうちで有効とするべきコイル３６の変更が指示されたならば制御部４６は、新たに有効とするべきコイル３６を選択するようにセレクタ３８を制御する。

(2) カップリングモードの設定が指示されたならば制御部４６は、カップリング回路３７をカップリング状態とし、デカップリングモードの設定が指示されたならばカップリング回路３７をデカップリング状態とする。

(3) 磁気共鳴信号への開始信号の付加が指示されたならば制御部４６は、開始信号を磁気共鳴信号に付加するように開始信号付加部４１を制御する。

(4) 制御部４６は、磁気共鳴信号の送信が指示されたならばＬＯＧアンプ３９、デジタル変換部４０、変調処理部４２およびドライバ４３を動作させ、非送信が指示されたならばＬＯＧアンプ３９、デジタル変換部４０、変調処理部４２およびドライバ４３を停止させる。

なお本実施形態においては、データ信号はトリガ信号として取り扱うこととする。すなわち、主制御部２４は、コイルユニット６ｂにおける何らかの動作状態を変更する必要が生じたタイミングでデータ信号生成部２５にデータ信号を生成させる。そして制御部４６は、データ信号がデータ検出部４５により検出されたことに応じて、動作状態を変更する。ただし、図７に示すように、第１の動作状態から第２の動作状態へと切り替えるタイミングのみをデータ信号により指示し、第２の動作状態をあらかじめ定められた期間に渡り継続したのちに、データ信号での指示に依らずに第１の動作状態に切り替えるようにしても良いし、図８に示すように、第１の動作状態から第２の動作状態へと切り替えるタイミングおよび第２の動作状態から第１の動作状態へと切り替えるタイミングのいずれにおいてもデータ信号により指示しても良い。なお後者の場合にはさらに、第１の動作状態から第２の動作状態へと切り替えるタイミングと第２の動作状態から第１の動作状態へと切り替えるタイミングとでデータ信号のデータパターンを異ならせても良い。

上記(1)の動作状態の変更に関しては、図８に示す形態が一般的には適する。上記(2)の動作状態の変更に関しては、カップリングモードの変更シーケンスに応じて、図７に示す形態および図８に示す形態のいずれかが適し得る。すなわち、一定期間のみいずれか一方のモードを設定され、他の期間には他方のモードを設定するような変更シーケンスが採用されるならば図７に示す形態が適するし、両モードを設定する期間が変更され得るような変更シーケンスが採用されるならば図８に示す形態が適する。上記(3)の動作状態の変更に関しては、開始信号付加部４１は所定の開始信号を磁気共鳴信号に付加し終えれば処理を停止すべきであるので、図７に示す形態が一般的には適する。上記の(4)の動作状態の変更に関しては、磁気共鳴信号を非送信とする目的に応じて、図７に示す形態および図８に示す形態のいずれかが適し得る。磁気共鳴信号を非送信とする目的としては、コイルユニット６ａから高周波磁場を発生する際（９０度パルスの送信時や１８０度パルスの送信時）の混信を回避することが考えられる。この目的にあっては、高周波磁場を発生する期間が一定であるならば図７に示す形態が利用可能であるが、高周波磁場を発生する期間が変化するならば図８に示す形態を利用すべきである。さらには、撮像のための一連の動作が行われない期間には、磁気共鳴信号を非送信とする動作状態とすることによって、ＬＯＧアンプ３９、デジタル変換部４０、変調処理部４２およびドライバ４３の動作によるバッテリの消耗を抑えることが考えられる。

このように本実施形態によれば、コイルユニット６ｂにおける動作状態をメインユニットから制御できるが、その制御のためのデータ信号はクロック信号に重畳して伝送されるので、データ信号を伝送するための無線チャネルを確保する必要がない。この結果、コイルユニット６ｂとメインユニットとの間で情報伝送するための無線チャネル数を低減し、これにより無線信号の送受信のための回路規模を縮小することができる。

ところでクロック再生部３３には、周知のＰＬＬを利用することが可能である。ＰＬＬは、入力クロック信号と出力クロック信号の位相を比較して、両クロック信号の位相差が小さくなるように出力クロック信号の周波数を調整することで、入力クロック信号に位相同期した出力クロック信号を生成するものである。ただしここでいうクロック信号とは、ＣＷ（Continuous Wave）や矩形波のように、信号の立ち上がりおよび立ち下がりが周期的に発生する信号のことを表している。

ＰＬＬとしては、例えば特許文献２に開示されたものが知られている。このＰＬＬでは、信号の立ち上がりエッジ（ポジティブエッジ）の出現タイミングに限定して位相差信号を出力する位相比較器と、信号の立ち下がりエッジ（ネガティブエッジ）の出現タイミングに限定して位相差信号を出力する位相比較器とを備え、これら２つの位相比較器のそれぞれから出力された位相差信号を加算して得られる信号をローパスフィルタ（ＬＰＦ）を通すことによってＶＣＯの制御電圧を得ている。

しかしながら本実施形態のクロック再生部３３への入力信号は、第１のクロック信号をＯＯＫやＡＳＫなどによってデータ信号で変調した変調信号である。この変調信号では、第１のクロック信号の振幅を一部的に小さくしてあるために、第１のクロック信号における一部のエッジを検出することが困難である。このため、クロック再生部３３に特許文献２に開示されるようなＰＬＬを適用した場合には、第２のクロック信号の位相が大きく遅延しているかのように誤って検出されてしまい、第２のクロック信号の位相雑音が増加してしまうおそれがある。

そこでクロック再生部３３としては、以下に示すいくつかの実施形態のいずれかの構成を採用することが望ましい。

（第１の実施形態）
図９はクロック再生部３３の第１の実施形態におけるブロック図である。なお、図９において図３と同一部分には同一符号を付する。

第１の実施形態のクロック再生部３３における位相比較器３３ａは、ポジティブエッジ位相比較器（ＰＯＳ位相比較器）７１、ネガティブエッジ位相比較器（ＮＥＧ位相比較器）７２および位相差合成器７３を含む。

検波部３２から出力された変調信号およびＶＣＯ３３ｃから出力された第２のクロック信号は、ポジティブエッジ位相比較器７１およびネガティブエッジ位相比較器７２にそれぞれ入力される。

ポジティブエッジ位相比較器７１は、変調信号および第２のクロック信号のそれぞれのポジティブエッジを観測し、その位相差に応じたポジティブ位相差信号を出力する。具体的には、ポジティブエッジ位相比較器７１は、第２のクロック信号のポジティブエッジを変調信号のポジティブエッジよりも先に検出した場合には、第２のクロック信号のポジティブエッジから変調信号のポジティブエッジまでの期間にポジティブ位相差信号を第１のレベルとする。ポジティブエッジ位相比較器７１は、変調信号のポジティブエッジを第２のクロック信号のポジティブエッジよりも先に検出した場合には、変調信号のポジティブエッジから第２のクロック信号のポジティブエッジまでの期間にポジティブ位相差信号を第２のレベルとする。そしてそれ以外の期間にポジティブエッジ位相比較器７１は、ポジティブ位相を第３のレベルとする。

ネガティブエッジ位相比較器７２は、変調信号および第２のクロック信号のそれぞれのネガティブエッジを観測し、その位相差に応じたネガティブ位相差信号を出力する。具体的には、ネガティブエッジ位相比較器７２は、第２のクロック信号のネガティブエッジを変調信号のネガティブエッジよりも先に検出した場合には、第２のクロック信号のネガティブエッジから変調信号のネガティブエッジまでの期間にネガティブ位相差信号を第１のレベルとする。ネガティブエッジ位相比較器７２は、変調信号のネガティブエッジを第２のクロック信号のネガティブエッジよりも先に検出した場合には、変調信号のネガティブエッジから第２のクロック信号のネガティブエッジまでの期間にネガティブ位相差信号を第２のレベルとする。そしてそれ以外の期間にネガティブエッジ位相比較器７２は、ネガティブ位相を第３のレベルとする。

かくして、ポジティブ位相差信号およびネガティブ位相差信号は、第１のレベルであるときには第２のクロック信号のほうが変調信号よりも位相が進んでいることを示し、第２のレベルであるときには第２のクロック信号のほうが変調信号よりも位相が遅れていることを示し、第３のレベルであるときには位相差が検出できない状態であることを示す。そしてこれら第１乃至第３のレベルは、例えばそれぞれある定数値Ｘをもって表される＋Ｘ［Ｖ］、−Ｘ［Ｖ］、０［Ｖ］のような電圧値とする。あるいは逆の値をもって−Ｘ［Ｖ］、＋Ｘ［Ｖ］、０［Ｖ］としても良い。また＋Ｘ［Ｖ］、０［Ｖ］、＋Ｘ／２［Ｖ］のように全て０以上の値としても良い。また論理値を使ってそれぞれ１０、０１、００のような２ビット値をとってもよい。なお、以下においては、第１乃至第３のレベルを＋Ｘ［Ｖ］、−Ｘ［Ｖ］、０［Ｖ］とする。

位相差合成器７３は、ポジティブ位相差信号およびネガティブ位相差信号がいずれも第３のレベルである場合にはクロック位相差信号を第３のレベルとし、ポジティブ位相差信号およびネガティブ位相差信号のいずれか一方のみが第３のレベルである場合にはクロック位相差信号をポジティブ位相差信号およびネガティブ位相差信号のそれぞれのレベルの和とする。つまり、第３のレベルを０［Ｖ］とする場合には、位相差合成器７３はポジティブ位相差信号とネガティブ位相差信号との排他的論理和を求め、その結果をクロック位相差信号として出力する。この位相差合成器７３が出力するクロック位相差信号が、ループフィルタ３３ｂへと与えられる。

次に以上のような第１の実施形態におけるクロック再生部３３の動作について説明する。

図１０は第１の実施形態における位相比較器３３ａの動作の一例におけるタイミング図である。

変調信号に第１のクロック信号の成分のみが表れる（以下、「欠けがない」と記す）場合、ポジティブエッジ位相差信号およびネガティブ位相差信号に第１のレベルまたは第２のレベルが表れるタイミングは、図１０に示すように第２のクロック信号の周期の約半分だけずれる。すなわち、変調信号と第２のクロック信号との位相がある程度あっている状況では、ポジティブエッジ位相差信号およびネガティブ位相差信号に第１のレベルまたは第２のレベルが同時に表れることはない。一方、第１のクロック信号の成分に欠けがあり、第１のクロック信号に存在するべきエッジが検出できなかった場合、図１０における期間７０１〜７０４のように、第１のレベルまたは第２のレベルが第２のクロック信号の１周期以上の期間に渡って生じることが起こり得る。そして期間７０１および期間７０３が重複する期間７０５や、期間７０２および期間７０４が重複する期間７０６などのように、ポジティブエッジ位相差信号およびネガティブ位相差信号に第１のレベルまたは第２のレベルが同時に表れる。このことから、ポジティブエッジ位相差信号およびネガティブ位相差信号に第１のレベルまたは第２のレベルが同時に表れる場合は、第１クロック信号成分に欠けがあることによってポジティブエッジ位相差信号およびネガティブ位相差信号が誤っている可能性が高いということができる。このようにポジティブエッジ位相差信号およびネガティブ位相差信号に第１のレベルまたは第２のレベルが同時に表れる期間７０５，７０６には、ポジティブエッジ位相差信号およびネガティブ位相差信号の排他的論理和は第３のレベルとなり、それ以外の期間にはポジティブエッジ位相差信号およびネガティブ位相差信号の排他的論理和はポジティブエッジ位相差信号およびネガティブ位相差信号のそれぞれのレベルの和となる。そしてこのようなレベル変化をもった例えば図１０に示すようなクロック位相差信号が生成される。

このようにして位相比較器３３ａで生成されたクロック位相差信号は、ループフィルタ３３ｂに入力されて帯域制限された上で、制御電圧としてＶＣＯ３３ｃに与えられる。

ＶＣＯ３３ｃは、クロック位相差信号が第１のレベルであるときには、第２のクロック信号の周波数を低下させる。クロック位相差信号が第１のレベルであるときは、第２のクロック信号のほうが変調信号よりも位相が進んでいることから、この位相差が第２のクロック信号の周波数が低下されることで減じられることになる。ＶＣＯ３３ｃは、クロック位相差信号が第２のレベルであるときには、第２のクロック信号の周波数を上昇させる。クロック位相差信号が第２のレベルであるときは、変調信号のほうが第２のクロック信号よりも位相が進んでいることから、この位相差が第２のクロック信号の周波数が上昇されることで減じられることになる。ＶＣＯ３３ｃは、クロック位相差信号が第３のレベルであるときには、第２のクロック信号の周波数を変化させない。かくして、このような第２のクロック信号の周波数の調整が繰り返されることにより、第２のクロック信号が変調信号に含まれた第１のクロック信号の成分に位相同期する。

引用文献２に開示された従来のＰＬＬであれば、期間７０５，７０６においてもクロック位相差信号は第１のレベルとされ、これに応じて第２のクロック信号の周波数が過剰に変更されることになってしまうのに対して、第１の実施形態におけるクロック再生部３３では期間７０５，７０６においてポジティブエッジ位相比較器７１およびネガティブエッジ位相比較器７２で検出される位相ずれを無視して第２のクロック信号の周波数が調整されるので、第２のクロック信号の位相雑音が従来のＰＬＬを用いる場合に比べて低減される。

（第１の実施形態の第１の変形例）
図１１はクロック再生部３３の第１の実施形態の第１の変形例における構成を示すブロック図である。なお、図１１において図３および図９と同一部分には同一符号を付し、その詳細な説明は省略する。

本変形例のクロック再生部３３における位相比較器３３ａは、ポジティブエッジ位相比較器７１、ネガティブエッジ位相比較器７２、位相差合成器７３および停止器７４を含む。

停止器７４には、ポジティブエッジ位相比較器７１から出力されたポジティブ位相差信号が入力されるとともに、位相差合成器７３から出力された信号が停止制御信号として入力される。そして停止器７４の出力信号が、クロック位相差信号としてループフィルタ３３ｂに与えられる。停止器７４は、停止制御信号が第１のレベルまたは第２のレベルである期間にはポジティブ位相差信号をそのまま出力し、それ以外の期間にはポジティブ位相差信号の出力を停止することによってクロック位相差信号を生成する。すなわち停止器７４は、停止制御信号が第１のレベルまたは第２のレベルである期間にはポジティブ位相差信号のレベルを有し、それ以外の期間には第３のレベルを有した図１２に示すような信号としてクロック位相差信号を生成する。

このようにすれば、第１のクロック信号の成分の欠けの影響で期間７０７，７０８に生じているネガティブ位相差信号における誤りがクロック位相差信号に反映されなくなるので、第２のクロック信号得の位相雑音がさらに低減される。ただし、クロック位相差信号に反映される位相差検出の回数は第１の実施形態の基本構成に半減する。

（第１の実施形態の第２の変形例）
図１３はクロック再生部３３の第１の実施形態の第２の変形例における構成を示すブロック図である。なお、図１３において図３、図９および図１１と同一部分には同一符号を付し、その詳細な説明は省略する。

本変形例のクロック再生部３３における位相比較器３３ａは、ポジティブエッジ位相比較器７１、ネガティブエッジ位相比較器７２、位相差合成器７３および停止器７４を含む。

停止器７４には、ネガティブエッジ位相比較器７２から出力されたネガティブ位相差信号と、位相差合成器７３から出力された信号が停止制御信号として入力される。そして停止器７４の出力信号が、クロック位相差信号としてループフィルタ３３ｂに与えられる。停止器７４は、停止制御信号が第１のレベルまたは第２のレベルである期間にはネガティブ位相差信号をそのまま出力し、それ以外の期間にはネガティブ位相差信号の出力を停止することによってクロック位相差信号を生成する。すなわち停止器７４は、停止制御信号が第１のレベルまたは第２のレベルである期間にはネガティブ位相差信号のレベルを有し、それ以外の期間には第３のレベルを有した図１４に示すような信号としてクロック位相差信号を生成する。

このようにすれば、第１のクロック信号の成分の欠けの影響で期間７０９，７１０に生じているポジティブ位相差信号における誤りがクロック位相差信号に反映されなくなるので、第２のクロック信号得の位相雑音がさらに低減される。ただし、クロック位相差信号に反映される位相差検出の回数は第１の実施形態の基本構成に比べて半減する。

なお、ポジティブエッジまたはネガティブエッジの位相差のみを検出する位相比較器を有する従来のＰＬＬに置き換えて本実施形態のクロック再生部３３を採用するのであるならば、図１１または図１３に示す構成を適用すれば、第１のクロック信号の成分に欠けがない期間には従来と同様の性能を得ることができる。また特許文献２に開示されるような従来のＰＬＬに置き換えて本実施形態のクロック再生部３３を採用するのであるならば、図９に示す構成を適用すれば、第１のクロック信号の成分に欠けがない期間には従来と同様の性能を得ることができる。

（第２の実施形態）
図１５はクロック再生部３３の第２の実施形態におけるブロック図である。なお、図１５において図３および図９と同一部分には同一符号を付し、その詳細な説明は省略する。

第２の実施形態のクロック再生部３３における位相比較器３３ａは、ポジティブエッジ位相比較器７１、ネガティブエッジ位相比較器７２および位相差合成器７５を含む。すなわち第２の実施形態においては、第１の実施形態における位相差合成器７３に代えて位相差合成器７５を備える。

位相差合成器７５は、ポジティブ位相差信号およびネガティブ位相差信号がいずれもが第３のレベル以外のレベルとなった時点から規定時間が経過するまでの出力停止期間にはクロック位相差信号を第３のレベルとし、それ以外の期間にはクロック位相差信号をポジティブ位相差信号およびネガティブ位相差信号のそれぞれのレベルの和とする。つまり、第３のレベルを０［Ｖ］とする場合には、位相差合成器７５はポジティブ位相差信号とネガティブ位相差信号とのＯＲ合成値およびＡＮＤ合成値をそれぞれ求め、基本的にはＯＲ合成値をクロック位相差信号として出力するが、ＡＮＤ合成値が第１または第２のレベルとなった時点から規定時間が経過するまでの期間に限ってクロック位相差信号を第３のレベルとする。この位相差合成器７５が出力するクロック位相差信号が、ループフィルタ３３ｂへと与えられる。

次に以上のような第２の実施形態におけるクロック再生部３３の動作について説明する。

図１６は第２の実施形態における位相比較器３３ａの動作の一例におけるタイミング図である。なお、図１６の例は図１０に示す例と同様な状況に関し、同一の期間には同一の符号を付し、その詳細な説明は省略する。

期間７０１および期間７０３が重複する期間７０５や、期間７０２および期間７０４が重複する期間７０６などのように、ポジティブエッジ位相差信号およびネガティブ位相差信号に第１のレベルまたは第２のレベルが同時に表れる期間には、ＡＮＤ合成値が第１または第２のレベルになる。そしてこのようにＡＮＤ合成値が第１または第２のレベルになったタイミング７１１，７１２から規定時間が経過するまでの出力停止期間７１３，７１４には第３のレベルとされ、それ以外の期間にはＯＲ合成値とされた例えば図１６に示すようなクロック位相差信号が生成される。

位相差合成器７５での出力停止期間を求めるための規定時間の測定は、例えば第２のクロック信号または変調信号を使って駆動したカウンタを用いて行うことができる。ただし、第２のクロック信号はＶＣＯ３３ｃで生成された信号であり、欠けが生じる可能性が低いため、変調信号を用いるよりも第２のクロック信号を用いる場合の方が精度よく規定時間を測定することができる。ただし、規定時間の測定の精度が若干悪くても、第２のクロック信号の位相雑音を従来のＰＬＬを用いる場合に比べて低減できる効果は得られるので、変調信号を用いて規定時間を測定しても良い。さらには、第２のクロック信号を使って駆動したカウンタと変調信号を使って駆動したカウンタの両方で経過時間を測定し、先にどちらか一方のカウンタが規定時間に達したときに出力停止期間が終了したと判定しても良い。このようにすると、クロックに欠けがなかった場合には、第２のクロック信号と変調信号の両方で測定をすることによりさらに精度よく期間を測定することが可能となり、また変調信号に欠けがあった場合でも、カウンタを１つだけ使った場合と同程度の精度で測定を行うことができる。

なお、第１のクロックの成分に欠けが生じた部分で、変調信号と第２のクロック信号とのどちらのエッジが先に生じるかは、データ信号を多重する方式によって定まる。例えば図４〜６に示したような多重を施した場合は、信号の立ち上がりから立ち下がりにかけての期間を１周期として信号振幅を変化させているため、第１のクロック信号の成分に欠けが生じる期間ではポジティブエッジが先に検出される。

（第２の実施形態の第１の変形例）
図１７はクロック再生部３３の第２の実施形態の第１の変形例における構成を示すブロック図である。なお、図１７において図３および図１５と同一部分には同一符号を付し、その詳細な説明は省略する。

本変形例のクロック再生部３３における位相比較器３３ａは、ポジティブエッジ位相比較器７１、ネガティブエッジ位相比較器７２、位相差合成器７６および停止器７７を含む。

位相差合成器７６は、ポジティブ位相差信号とネガティブ位相差信号とに基づいて停止制御信号を生成する。具体的には位相差合成器７６は、ポジティブ位相差信号とネガティブ位相差信号とのＡＮＤ合成値を求め、このＡＮＤ合成値が第１または第２のレベルとなった時点から規定時間が経過するまでの期間に限って停止を表した信号として停止制御信号を生成する。

停止器７７には、ポジティブエッジ位相比較器７１から出力されたポジティブ位相差信号と、位相差合成器７６から出力された停止制御信号とが入力される。そして停止器７７の出力信号が、クロック位相差信号としてループフィルタ３３ｂに与えられる。停止器７７は、停止制御信号が停止を表す期間にはポジティブ位相差信号をそのまま出力し、それ以外の期間にはポジティブ位相差信号の出力を停止することによってクロック位相差信号を生成する。すなわち停止器７７は、停止制御信号が停止を表す期間には第３のレベルを有し、それ以外の期間にはポジティブ位相差信号のレベルを有した図１８に示すような信号としてクロック位相差信号を生成する。

このようにすれば、第１のクロック信号の成分の欠けの影響で期間７１５に生じているネガティブ位相差信号における誤りがクロック位相差信号に反映されなくなるので、第２のクロック信号得の位相雑音がさらに低減される。ただし、クロック位相差信号に反映される位相差検出の回数は第２の実施形態の基本構成に半減する。

（第２の実施形態の第２の変形例）
図１９はクロック再生部３３の第２の実施形態の第２の変形例における構成を示すブロック図である。なお、図１９において図３、図１５および図１７と同一部分には同一符号を付し、その詳細な説明は省略する。

本変形例のクロック再生部３３における位相比較器３３ａは、ポジティブエッジ位相比較器７１、ネガティブエッジ位相比較器７２、位相差合成器７６および停止器７７を含む。

停止器７７には、ネガティブエッジ位相比較器７２から出力されたネガティブ位相差信号と、位相差合成器７６から出力された停止制御信号とが入力される。そして停止器７７の出力信号が、クロック位相差信号としてループフィルタ３３ｂに与えられる。停止器７７は、停止制御信号が停止を表す期間にはネガティブ位相差信号をそのまま出力し、それ以外の期間にはネガティブ位相差信号の出力を停止することによってクロック位相差信号を生成する。すなわち停止器７７は、停止制御信号が停止を表す期間には第３のレベルを有し、それ以外の期間にはネガティブ位相差信号のレベルを有した図２０に示すような信号としてクロック位相差信号を生成する。

このようにすれば、第１のクロック信号の成分の欠けの影響で期間７０９，７１０に生じているポジティブ位相差信号における誤りがクロック位相差信号に反映されなくなるので、第２のクロック信号得の位相雑音がさらに低減される。ただし、クロック位相差信号に反映される位相差検出の回数は第２の実施形態の基本構成に半減する。

なお、ポジティブエッジまたはネガティブエッジの位相差のみを検出する位相比較器を有する従来のＰＬＬに置き換えて本実施形態のクロック再生部３３を採用するのであるならば、図１７または図１９に示す構成を適用すれば、第１のクロック信号の成分に欠けがない期間には従来と同様の性能を得ることができる。また特許文献２に開示されるような従来のＰＬＬに置き換えて本実施形態のクロック再生部３３を採用するのであるならば、図１５に示す構成を適用すれば、第１のクロック信号の成分に欠けがない期間には従来と同様の性能を得ることができる。

ところで第２の実施形態における出力停止期間は、データ信号の信号系列の長さと同じにすることが望ましい。なぜならば、信号系列よりも短い期間とした場合には出力停止期間から再開したあとに第１のクロックの成分に欠けが発生する可能性が高くなるし、信号系列よりも長い期間とした場合には有効な位相比較を行える機会を減らしてしまいＰＬＬがロックするまでの時間を長くしてしまう可能性があるからである。ここでいう信号系列の長さとは、図４〜６の期間３０２，４０２，５０２で表されるようにデータ信号が第１のクロック信号に多重されている期間のことを表している。ただし、信号系列が予め分かっている場合には、第１のクロック信号の成分に実際に欠けがでる期間としてもよい。例えば図３〜５の例では、期間３０３，４０３，５０３である。このようにすることで、出力停止期間の長さを最小限に抑えることができる。しかし、信号系列の長さだけが分かっていて信号系列の数値が分かっていない場合、あるいは複数のデータ信号のそれぞれで第１のクロック信号の成分に実際に欠けがでる期間が変化する場合には期間３０２，４０２，５０２を用いることが望ましい。このようにすることで、信号系列の値によらず、停止期間から再開したあとにクロックに欠けが発生する状態を避けることができる。一方、信号系列の多重による以外の、例えばノイズといった原因によって信号の系列長と比べて短い期間のクロックの欠けが起こる可能性がある場合には、停止期間を信号系列長よりも短くしても良い。こうすることで、ノイズなどの影響で停止してしまった場合でも、より短い時間で停止期間から復帰でき、有効に位相比較を行うことができる。

図２１〜２３は、図１５，１７，１９のそれぞれの構成において出力停止期間の長さをデータ信号の信号系列の長さと同じに設定した場合における位相比較器３３ａの動作の一例におけるタイミング図であり、いずれも出力停止期間７１６においてクロック位相差信号を第３のレベルとしている。

（第３の実施形態）
図２４はクロック再生部３３の第３の実施形態におけるブロック図である。なお、図２４において図３および図９と同一部分には同一符号を付し、その詳細な説明は省略する。

第３の実施形態のクロック再生部３３における位相比較器３３ａは、ポジティブエッジ位相比較器７８、ネガティブエッジ位相比較器７９、位相差合成器８０およびリセット器８１を含む。

ポジティブエッジ位相比較器７８およびネガティブエッジ位相比較器７９は、基本的にはポジティブエッジ位相比較器７１およびネガティブエッジ位相比較器７２と同様にしてポジティブ位相差信号およびネガティブ位相差信号を出力する。ただしポジティブエッジ位相比較器７８およびネガティブエッジ位相比較器７９は、リセット器８１からの制御の下に動作状態を初期状態にリセットする機能を備える。

位相差合成器８０は、ポジティブ位相差信号およびネガティブ位相差信号のいずれかが第１または第２のレベルであるときにクロック位相差信号を第１または第２のレベルとする。この位相差合成器８０から出力されるクロック位相差信号がループフィルタ３３ｂに与えられる。また位相差合成器８０は、ポジティブ位相差信号およびネガティブ位相差信号がいずれもが第３のレベル以外のレベルとなったことに応じてリセット信号をリセット器８１へ出力する。つまり、第３のレベルを０［Ｖ］とする場合には、位相差合成器８０はポジティブ位相差信号とネガティブ位相差信号とのＯＲ合成値を求め、これをクロック位相差信号として出力する。また位相差合成器８０はポジティブ位相差信号とネガティブ位相差信号とのＡＮＤ合成値を求め、これをリセット信号として出力する。

リセット器８１は、位相差合成器８０からリセット信号が与えられたことに応じて、ポジティブエッジ位相比較器７８およびネガティブエッジ位相比較器７９を初期状態にリセットする。ポジティブエッジ位相比較器７８およびネガティブエッジ位相比較器７９の初期状態とは、それまでにおけるいずれかのエッジの検出結果をリセットし、先のエッジが変調信号または第２のクロック信号のいずれかから検出されるのを待つ状態を表している。またリセットによって、ポジティブ位相差信号およびネガティブ位相差信号も第３のレベルに戻される。

次に以上のような第３の実施形態におけるクロック再生部３３の動作について説明する。

図２５は第３の実施形態における位相比較器３３ａの動作の一例におけるタイミング図である。なお、図２５の例は図１０に示す例と同様な状況に関し、同一の期間には同一の符号を付し、その詳細な説明は省略する。

ポジティブ位相差信号とネガティブ位相差信号とがいずれも第３のレベル以外のレベルとなった時点７１７，７１８，７１９のそれぞれにおいて、ＡＮＤ合成値が第１レベルまたは第２レベルとなるので、これに応じてリセット器８１にリセット信号が与えられる。そうするとリセット器８１は、ポジティブエッジ位相比較器７８およびネガティブエッジ位相比較器７９を初期状態にリセットする。

かくして、ポジティブ位相差信号とネガティブ位相差信号とがいずれも第３のレベルに戻され、それらがいずれも第３のレベル以外のレベルである状態が解消される。この結果、第１のクロック信号の成分の欠けに起因して誤って検出された位相差に基づいての第２のクロックの周波数の調整が係属して行われることが防止され、第２のクロック信号の位相雑音が低減される。特にこの第３の実施形態では、ポジティブ位相差信号とネガティブ位相差信号に第３のレベル以外のレベルが同時に現れる度にリセットが行われるため、第１のクロック信号の成分の欠けが散発的に発生する場合に特に効果的に誤って出力される位相差を低減することができる。

なお、ポジティブ位相差信号およびネガティブ位相差信号をそれぞれリセット器８１に入力し、リセット器８１においてＡＮＤ合成値を算出しても良い。

（第３の実施形態の第１の変形例）
図２６はクロック再生部３３の第３の実施形態の第１の変形例における構成を示すブロック図である。なお、図２６において図３および図２４と同一部分には同一符号を付し、その詳細な説明は省略する。

本変形例のクロック再生部３３における位相比較器３３ａでは、ポジティブ位相差信号をそのままクロック位相差信号としてループフィルタ３３ｂへ与える。

図２７は第３の実施形態の第１の変形例における位相比較器３３ａの動作の一例におけるタイミング図である。

（第３の実施形態の第２の変形例）
図２８はクロック再生部３３の第３の実施形態の第２の変形例における構成を示すブロック図である。なお、図２８において図３および図２４と同一部分には同一符号を付し、その詳細な説明は省略する。

本変形例のクロック再生部３３における位相比較器３３ａでは、ネガティブ位相差信号をそのままクロック位相差信号としてループフィルタ３３ｂへ与える。

図２９は第３の実施形態の第２の変形例における位相比較器３３ａの動作の一例におけるタイミング図である。

この実施形態は、次のような種々の変形実施が可能である。

（第３の実施形態の第３の変形例）
図３０はクロック再生部３３の第３の実施形態の第３の変形例におけるブロック図である。なお、図３０において図３および図２４と同一部分には同一符号を付し、その詳細な説明は省略する。

本変形例のクロック再生部３３では、位相比較器３３ａ、ループフィルタ３３ｂ、ＶＣＯ３３ｃおよびポジティブエッジ位相比較器（ＰＯＳ位相比較器）３３ｄを含む。位相比較器３３ａは、ポジティブエッジ位相比較器７８、ネガティブエッジ位相比較器７９、位相差合成器８０およびリセット器８１を含む。

変調信号は、位相比較器３３ａの他にポジティブエッジ位相比較器３３ｄに与えられる。ポジティブエッジ位相比較器３３ｄは、ポジティブエッジ位相比較器７８と同様にポジティブ位相差信号を生成する。そしてこのポジティブエッジ位相比較器３３ｄが生成するポジティブ位相差信号が、クロック位相差信号としてループフィルタ３３ｂに与えられる。さらにポジティブエッジ位相比較器３３ｄは、リセット器８１からの制御の下に動作状態を初期状態にリセットする機能を備える。

かくして、本変形例においても第３の実施形態の第２の変形例と同様な第２のクロック信号が生成される。そして本変形例によれば、ループフィルタ３３ｂ、ＶＣＯ３３ｃおよびポジティブエッジ位相比較器３３ｄによって周知のＰＬＬ回路が構成されるから、そのような既存のＰＬＬ回路に位相比較器３３ａを付加することによって簡易に実現することが可能である。

（第３の実施形態の第４の変形例）
図３１はクロック再生部３３の第３の実施形態の第４の変形例におけるブロック図である。なお、図３１において図３および図２４と同一部分には同一符号を付し、その詳細な説明は省略する。

本変形例のクロック再生部３３では、位相比較器３３ａ、ループフィルタ３３ｂ、ＶＣＯ３３ｃおよびネガティブエッジ位相比較器（ＮＥＧ位相比較器）３３ｅを含む。位相比較器３３ａは、ポジティブエッジ位相比較器７８、ネガティブエッジ位相比較器７９、位相差合成器８０およびリセット器８１を含む。

変調信号は、位相比較器３３ａの他にネガティブエッジ位相比較器３３ｅに与えられる。ネガティブエッジ位相比較器３３ｅは、ネガティブエッジ位相比較器７９と同様にネガティブ位相差信号を生成する。そしてこのネガティブエッジ位相比較器３３ｅが生成するネガティブ位相差信号が、クロック位相差信号としてループフィルタ３３ｂに与えられる。さらにネガティブエッジ位相比較器３３ｅは、リセット器８１からの制御の下に動作状態を初期状態にリセットする機能を備える。

かくして、本変形例においても第３の実施形態の第３の変形例と同様な第２のクロック信号が生成される。そして本変形例によれば、ループフィルタ３３ｂ、ＶＣＯ３３ｃおよびネガティブエッジ位相比較器３３ｅによって周知のＰＬＬ回路が構成されるから、そのような既存のＰＬＬ回路に位相比較器３３ａを付加することによって簡易に実現することが可能である。

図３２は第３の実施形態の第３および第４の変形例を、既存のＰＬＬ９１に位相比較器３３ａを接続することにより実現する概念を示す図である。

コイルユニット６ｂは、ＲＦ送信にも使用されても良い。そしてこの場合には、磁気共鳴信号を受信する動作状態とＲＦ送信をする動作状態とをデータ信号によって主制御部２４から制御することができる。

なお、本発明は上記実施形態そのままに限定されるものではなく、実施段階ではその要旨を逸脱しない範囲で構成要素を変形して具体化できる。また、上記実施形態に開示されている複数の構成要素の適宜な組み合わせにより、種々の発明を形成できる。例えば、実施形態に示される全構成要素から幾つかの構成要素を削除してもよい。さらに、異なる実施形態にわたる構成要素を適宜組み合わせてもよい。

１…静磁場磁石、２…傾斜磁場コイル、３…傾斜磁場電源、４…寝台、５…寝台制御部、６ａ，６ｂ…コイルユニット、７…送信部、８…クロック信号生成部、９…高周波パルス・傾斜磁場制御部、１０…ドライバ、１１…無線ユニット、１５…システム再構成フロントエンド、２０…再構成システム、２１…記憶部、２２…表示部、２３…入力部、２４…主制御部、２５…データ信号生成部、３１…クロック受信アンテナ、３２…検波部、３２ａ…包絡線検波部、３２ｂ…フィルタ、３３…クロック再生部、３３ａ…位相比較器、３３ｂ…ループフィルタ、３３ｃ…電圧制御発振器（ＶＣＯ）、３３ｄ…ポジティブエッジ位相比較器、３３ｅ…ネガティブエッジ位相比較器、３５…搬送波生成部、３６…コイル、３７…カップリング回路、３８…セレクタ、３９…ＬＯＧアンプ、４０…デジタル変換部、４１…開始信号付加部、４２…変調処理部、４３…ドライバ、４４…共鳴信号送信アンテナ、４５…データ検出部、４５ａ…サンプリング部、４５ｂ…検出部、４６…制御部、５１…変調部、５２…キャリア信号生成部、５３…振幅変調部、５４…ドライバ、５５…クロック送信アンテナ、５６…変復調用信号生成部、６２…アンテナ、６３…復調処理部、７１…ポジティブエッジ位相比較器、７２…ネガティブエッジ位相比較器、７２…ネガティブエッジ位相比較器、７３…位相差合成器、７４…停止器、７５…位相差合成器、７６…位相差合成器、７７…停止器、７８…ポジティブエッジ位相比較器、７９…ネガティブエッジ位相比較器、８０…位相差合成器、８１…リセット器、１００…磁気共鳴画像診断装置（ＭＲＩ装置）、２００…被検体。

Claims (15)

1. 制御ユニットと、この制御ユニットとは別体のコイルユニットとを備える磁気共鳴画像診断装置であって、
   前記制御ユニットは、
   第１のクロック信号を生成するクロック信号生成部と、
   前記コイルユニットの動作状態を指示するためのデータ信号を生成するデータ信号生成部と、
   前記第１のクロック信号を前記データ信号によって変調して変調信号を得る変調部と、
   前記変調信号を含んだクロック伝送信号を生成するクロック伝送信号生成部と、
   前記クロック伝送信号を空間に放射するクロック送信アンテナとを具備し、
   前記コイルユニットは、
   前記空間を伝播した前記クロック伝送信号を電気信号状態に変換するクロック受信アンテナと、
   前記クロック受信アンテナにより電気信号状態に変換された前記クロック伝送信号から前記変調信号を検波する検波部と、
   前記検波部で検波された前記変調信号から前記第１のクロック信号に同期した第２のクロック信号を生成するクロック再生部と、
   被検体で生じた磁気共鳴信号を検出するコイルと、
   前記コイルで検出された前記磁気共鳴信号を前記第２のクロック信号に同期してデジタル変換するデジタル変換部と、
   前記検波部で検波された前記変調信号から前記第２のクロック信号を用いて前記データ信号を検出するデータ検出部と、
   前記データ検出部により検出された前記データ信号により指示される動作状態となるように前記コイルユニットの動作状態を制御する制御部と、
   前記コイルで検出された前記磁気共鳴信号または前記デジタル変換部でデジタル変換された後の前記磁気共鳴信号に対して、エコー信号の始まりを示す開始信号を付加する付加部とを具備し、
   前記データ信号生成部は、前記開始信号を付加するタイミングを指示するものとして前記データ信号を生成し、
   前記制御部は、前記データ信号が示すタイミングで前記開始信号を付加するように前記付加部を制御することを特徴とする磁気共鳴画像診断装置。
2. 制御ユニットと、この制御ユニットとは別体のコイルユニットと、被検体内のスピンを励起するための高周波パルスを送信する高周波送信部とを備える磁気共鳴画像診断装置であって、
   前記制御ユニットは、
   第１のクロック信号を生成するクロック信号生成部と、
   前記コイルユニットの動作状態を指示するためのデータ信号を生成するデータ信号生成部と、
   前記第１のクロック信号を前記データ信号によって変調して変調信号を得る変調部と、
   前記変調信号を含んだクロック伝送信号を生成するクロック伝送信号生成部と、
   前記クロック伝送信号を空間に放射するクロック送信アンテナとを具備し、
   前記コイルユニットは、
   前記空間を伝播した前記クロック伝送信号を電気信号状態に変換するクロック受信アンテナと、
   前記クロック受信アンテナにより電気信号状態に変換された前記クロック伝送信号から前記変調信号を検波する検波部と、
   前記検波部で検波された前記変調信号から前記第１のクロック信号に同期した第２のクロック信号を生成するクロック再生部と、
   被検体で生じた磁気共鳴信号を検出するコイルと、
   前記コイルで検出された前記磁気共鳴信号を前記第２のクロック信号に同期してデジタル変換するデジタル変換部と、
   前記検波部で検波された前記変調信号から前記第２のクロック信号を用いて前記データ信号を検出するデータ検出部と、
   前記データ検出部により検出された前記データ信号により指示される動作状態となるように前記コイルユニットの動作状態を制御する制御部と、
   前記デジタル変換部によりデジタル変換された後の磁気共鳴信号を含んだ共鳴信号伝送信号を生成する共鳴信号送信部と、
   前記共鳴信号伝送信号を空間に放射する共鳴信号送信アンテナとを具備し、
   前記データ信号生成部は、前記高周波送信部による前記高周波パルスの送信が行われるタイミングに応じて送信終了および送信開始をそれぞれ指示するものとして前記データ信号を生成し、
   前記制御部は、前記送信終了の指示に従って前記共鳴信号送信アンテナへの前記共鳴信号伝送信号の供給を停止し、かつ前記送信開始の指示に従って前記共鳴信号送信アンテナへの前記共鳴信号伝送信号の供給を開始するように前記共鳴信号送信部を制御することを特徴とする磁気共鳴画像診断装置。
3. 前記コイルユニットは、
   前記コイルを複数備え、
   さらに前記複数のコイルのうちの一部のコイルを前記磁気共鳴信号の検出のために有効化するコイル選択部を備え、
   前記データ信号生成部は、前記複数のコイルのうちの有効化するコイルをさらに指示するものとして前記データ信号を生成し、
   前記制御部は、前記データ信号で指示されたコイルを有効化するように前記コイル選択部を制御することにより前記動作状態を制御することを特徴とする請求項１または２に記載の磁気共鳴画像診断装置。
4. 前記コイルユニットは、前記動作状態として、前記被検体内のスピンを励起するための高周波パルスを前記コイルから放射させる送信モードと、前記磁気共鳴信号を前記コイルで検出する受信モードとを含み、
   前記データ信号生成部は、前記送信モードおよび前記受信モードのいずれかをさらに指示するものとして前記データ信号を生成し、
   前記制御部は、前記データ信号で指示されたモードとするように動作状態を切り替えることを特徴とする請求項１または２に記載の磁気共鳴画像診断装置。
5. 前記コイルユニットは、
   前記コイルを複数備え、
   さらに前記複数のコイルのうちの少なくとも２つの間をカップリングするカップリングモードおよびデカップリングするデカップリングモードを選択的に形成する切り換え部を備え、
   前記データ信号生成部は、前記カップリングモードおよび前記デカップリングモードのいずれかをさらに指示するものとして前記データ信号を生成し、
   前記制御部は、前記データ信号で指示されたモードが形成されるように前記切り換え部を制御することを特徴とする請求項１または２に記載の磁気共鳴画像診断装置。
6. 前記切り換え部は、ＰＩＮダイオードを用いて前記カップリングモードおよび前記デカップリングモードを切り換えることを特徴とする請求項５に記載の磁気共鳴画像診断装置。
7. 前記クロック再生部は、
   前記第２のクロック信号を発振するもので、入力される制御信号に応じて発振周波数を変更可能な発振器と、
   前記検波部で検波された前記変調信号および前記発振器により発振された第２のクロック信号の位相を比較してクロック位相差信号を出力する位相比較器と、
   前記クロック位相差信号が第１のレベルであることに応じて前記発振周波数を上昇させ、前記クロック位相差信号が第２のレベルであることに応じて前記発振周波数を低下させ、前記クロック位相差信号が第３のレベルであることに応じては前記発振周波数を変化させないように前記制御信号を生成するループフィルタとを具備し、
   前記位相比較器はさらに、
   ポジティブ位相差信号を出力するものであって、前記変調信号のポジティブエッジを前記第２のクロック信号のポジティブエッジよりも先に検出した場合には前記変調信号のポジティブエッジから前記第２のクロック信号のポジティブエッジまでの期間には前記ポジティブ位相差信号を前記第１のレベルにし、前記第２のクロック信号のポジティブエッジを前記変調信号のポジティブエッジよりも先に検出した場合には前記第２のクロック信号のポジティブエッジから前記変調信号のポジティブエッジまでの期間には前記ポジティブ位相差信号を前記第２のレベルにし、それら以外の期間には前記ポジティブ位相差信号を前記第３のレベルとするポジティブエッジ位相比較器と、
   ネガティブ位相差信号を出力するものであって、前記変調信号のネガティブエッジを前記第２のクロック信号のネガティブエッジよりも先に検出した場合には前記変調信号のネガティブエッジから前記第２のクロック信号のネガティブエッジまでの期間には前記ネガティブ位相差信号を前記第１のレベルにし、前記第２のクロック信号のネガティブエッジを前記変調信号のネガティブエッジよりも先に検出した場合には前記第２のクロック信号のネガティブエッジから前記変調信号のネガティブエッジまでの期間には前記ネガティブ位相差信号を前記第２のレベルにし、それら以外の期間には前記ネガティブ位相差信号を前記第３のレベルとするネガティブエッジ位相比較器と、
   前記クロック位相差信号を出力するもので、前記ポジティブ位相差信号および前記ネガティブ位相差信号がいずれも前記第３のレベルである場合およびいずれも前記第３のレベルではなくなったときから始まる規定期間内である場合には前記クロック位相差信号を前記第３のレベルとし、前記ポジティブ位相差信号および前記ネガティブ位相差信号がいずれか一方のみが前記第３のレベルである場合には前記クロック位相差信号を前記ポジティブ位相差信号および前記ネガティブ位相差信号のそれぞれのレベルを合成したレベルとする位相差合成器とを具備することを特徴とする請求項１または２に記載の磁気共鳴画像診断装置。
8. 前記位相差合成器は、前記前記ポジティブ位相差信号および前記ネガティブ位相差信号がいずれも前記第３のレベルではない期間を前記規定期間とすることを特徴とする請求項７に記載の磁気共鳴画像診断装置。
9. 前記位相差合成器は、前記前記ポジティブ位相差信号および前記ネガティブ位相差信号がいずれも前記第３のレベルではなくなったときから規定時間が経過するまでの期間を前記規定期間とすることを特徴とする請求項７に記載の磁気共鳴画像診断装置。
10. 前記位相差合成器は、前記変調信号または前記第２のクロック信号のポジティブエッジまたはネガティブエッジのカウント数が規定数に到達するまでの時間を前記規定時間とすることを特徴とする請求項９に記載の磁気共鳴画像診断装置。
11. 前記データ信号生成部は、データ信号を一定の系列長で生成し、
    前記位相差合成器は、前記系列長に相当する時間を前記規定時間とすることを特徴とする請求項９に記載の磁気共鳴画像診断装置。
12. 前記位相差合成器は、前記前記ポジティブ位相差信号および前記ネガティブ位相差信号がいずれも前記第３のレベルではなくなったときから次にいずれか一方のみが前記第３のレベルになるまでの期間を前記規定期間とすることを特徴とする請求項７に記載の磁気共鳴画像診断装置。
13. 前記位相差合成器は、前記ポジティブ位相差信号および前記ネガティブ位相差信号がいずれか一方のみが前記第３のレベルである場合には前記クロック位相差信号を前記ポジティブ位相差信号および前記ネガティブ位相差信号のそれぞれのレベルを加算したレベルとすることを特徴とする請求項７に記載の磁気共鳴画像診断装置。
14. 前記位相差合成器は、前記ポジティブ位相差信号および前記ネガティブ位相差信号がいずれか一方のみが前記第３のレベルである場合には前記クロック位相差信号を前記ポジティブ位相差信号のレベルとすることを特徴とする請求項７に記載の磁気共鳴画像診断装置。
15. 前記位相差合成器は、前記ポジティブ位相差信号および前記ネガティブ位相差信号がいずれか一方のみが前記第３のレベルである場合には前記クロック位相差信号を前記ネガティブ位相差信号のレベルとすることを特徴とする請求項７に記載の磁気共鳴画像診断装置。

Images