(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
負荷である磁場コイルに流す電流の目標値を生成する目標電流値生成手段と、
前記磁場コイルに流れる実際の電流を検出する電流検出手段と、
前記目標電流値生成手段の出力と前記電流検出手段の出力とから前記磁場コイルに流す電流を前記目標値に一致させるための制御量を求める演算手段と、
前記制御量を電流増幅器で増幅して前記磁場コイル電流を制御する制御手段とを備えた電源装置において、
前記電流検出手段のオフセット値を検出する電流オフセット値検出手段と、前記目標電流値生成手段のオフセット値を検出する目標電流オフセット値検出手段と、前記電流検出手段のオフセット値と前記目標電流値生成手段のオフセット値を記憶するオフセット値記憶手段とを備え、
前記演算手段は、前記電流検出手段の出力と前記オフセット値記憶手段に記憶した前記電流検出手段のオフセット値との差、及び前記目標電流値と前記オフセット値記憶手段に記憶した前記目標電流値生成手段のオフセット値との差をも用いて前記制御量を求めることを特徴とする電源装置。
【請求項２】
前記電流検出手段のオフセット値は、前記電流増幅器の動作停止時の前記電流検出手段の出力とし、前記目標電流値生成手段のオフセット値は、前記目標電流値生成手段の入力をゼロとした時のこの目標電流値生成手段の出力であることを特徴とする請求項１に記載の電源装置。
【請求項３】
磁場発生コイル用の電源装置として請求項１，２に記載の電源装置を備えたことを特徴とする磁気共鳴イメージング装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は磁気共鳴イメージング装置（以下、ＭＲＩ装置という）等の磁場発生に用いられる電源装置に係わり、特にその大電力を要求される静磁場，傾斜磁場，高周波磁場の発生に必要な各種電源に好適な電源装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
ＭＲＩ装置は、静磁場中に置かれた検査対象に高周波磁場をパルス状に印加し、検査対象から発生する核磁気共鳴信号を検出し、この検出信号をもとにスペクトルや画像を再構成するものであり、ＭＲＩ装置には磁場発生コイルとして静磁場を発生する超電導或いは常電導コイル、静磁場に重畳される傾斜磁場を発生するための傾斜磁場コイル、さらに高周波磁場を発生するための高周波コイルが備えられている。これら磁場発生コイルは所定の磁場強度の磁場を発生するために印加電流の大きさとタイミングを制御するための電源装置を備えている。このようなＭＲＩ装置では、静磁場や傾斜磁場や高周波磁場の磁場強度が最終的に得られる画像上のノイズや撮像時間に大きく影響し、短時間で診断に有用な画像を得るためにはＭＲＩ装置の磁場電源として高精度の大電流電源が必要となっている。
【０００３】
このため、従来は、磁気共鳴イメージング装置用電源装置として、スイッチング電源による電流増幅器を用い、この出力電流を高精度にフィードバック制御する方式を採用していた。図２に、この方式による電源装置をＭＲＩ装置の傾斜磁場コイルに用いた回路構成を示す。図２において、２は電源装置の負荷である傾斜磁場コイル、１０はスイッチング電源を用いた電流増幅器、２１は磁場コイルに流れる電流を検出する電流検出器、２２は前記傾斜磁場コイル２に流す電流の目標値である目標電流値と前記電流検出器２１で検出した実際の傾斜磁場電流とが一致するように制御するための制御量を求める演算手段で、この演算手段２２の出力を前記電流増幅器１０に入力して傾斜磁場コイル電流をフィードバック制御して診断に必要な傾斜磁場を発生させるものである。
【０００４】
この方式において、電流検出手段２１は、目標電流値が０でも出力が発生する場合があり（これを電流検出手段２１のオフセット値と呼ぶ）、これをそのままフィードバックして制御すると誤差となり傾斜磁場コイル電流の制御精度が悪くなる。この電流検出手段２１に、例えば、ホール素子を用いてこの出力を増幅する方式を採用した場合は、前記ホール素子やこの素子の出力を増幅する増幅器や抵抗器等の部品の特性のばらつきにより前記オフセット値が発生する。
【０００５】
このオフセット値をなくするために、従来は、オフセット調整手段２３’を用いていた。このオフセット値の除去は、電流増幅器１０の動作を止めて、目標電流値を０にし、この状態での電流検出手段２１の出力と可変抵抗器２５で分圧した電圧（このための正側の基準電圧を＋ＲｅｆＶ、負側の基準電圧を−ＲｅｆＶとする）を加算器３０に入力して、この加算器３０の出力が０になるように前記可変抵抗器２５を調整し、前記加算器３０の出力を前記演算手段２２に入力する方法で行っていた。
【０００６】
また、前記目標電流値にもオフセットがある場合は、このオフセット値によって傾斜磁場コイル電流に誤差が発生する。この目標電流値は図示しないＭＲＩ装置全体を制御する主制御装置で生成されるもので、この目標電流値のオフセットも上記電流検出手段２１のオフセットの調整と同じ方法で行っていた。すなわち、前記主制御装置で生成する目標電流生成手段の入力を０として、このときの前記目標電流生成手段の出力、すなわち目標電流値が０になるように前記電流検出手段２１のオフセット調整手段と同様に可変抵抗器を調整して行っていた。
【０００７】
このような方法で電流検出手段２１や目標電流生成手段のオフセット調整を行っており、この調整はＭＲＩ装置の据付け調整時に行っていた。
【０００８】
【発明が解決しようとする課題】
これらの電流検出手段及び目標電流値のオフセット値は、前記電流検出手段及び目標電流生成手段を構成する部品の温度変化や経時変化により変動し、これによって傾斜磁場コイル電流が変動してＭＲＩ画像の画質悪化を招く。例えば、電流検出手段においては、これの構成部品である検出素子や演算増幅器、抵抗器等と前記オフセット調整手段２３’の抵抗、比較器等の構成部品の温度変化の影響は考慮されておらず、これによってオセット値が変化し、ＭＲＩ画像の画質の悪化につながり、診断に悪影響を及ぼすものであった。また、前記部品の特性は経時的にも変化するので、このための調整に多大な労力を必要とする。
【０００９】
そこで，本発明の目的は、電源装置の負荷電流検出手段及び目標電流値のオフセット値を容易に、自動的に除去して、高画質のＭＲＩ画像が得られる電源装置及びこれを用いた磁気共鳴イメージング装置を提供することにある。
【００１０】
【課題を解決するための手段】
上記目的は、負荷である磁場コイルに流す電流の目標値を生成する目標電流値生成手段と、前記磁場コイルに流れる実際の電流を検出する電流検出手段と、前記目標電流値生成手段の出力と前記電流検出手段の出力とから前記磁場コイルに流す電流を前記目標値に一致させるための制御量を求める演算手段と、前記制御量を電流増幅器で増幅して前記磁場コイル電流を制御する制御手段とを備えた電源装置において、前記電流検出手段のオフセット値を検出する電流オフセット値検出手段と、前記目標電流値生成手段のオフセット値を検出する目標電流オフセット値検出手段と、前記電流検出手段のオフセット値と前記目標電流値生成手段のオフセット値を記憶するオフセット値記憶手段とを備え、前記演算手段は、前記電流検出手段の出力と前記オフセット値記憶手段に記憶した前記電流検出手段のオフセット値との差、及び前記目標電流値と前記オフセット値記憶手段に記憶した前記目標電流値生成手段のオフセット値との差をも用いて前記制御量を求めることによって達成される。（請求項１）
【００１１】
このように、磁場コイル電流の電流検出手段や目標電流値生成手段の出力から前記電流検出手段や目標電流値生成手段のオフセット値を差し引いた値を前記磁場コイル電流を制御する制御量を求める演算手段に入力して制御する構成としたので、自動的に前記オフセット値を取り除くことができ、これによって温度や経時変化の影響を受けることなく常に安定した高精度の電源装置を提供することができる。
【００１２】
また、前記電流検出手段のオフセット値は、前記電流増幅器の動作停止時の前記電流検出手段の出力とし、前記目標電流値生成手段のオフセット値は、前記目標電流値生成手段の入力をゼロとした時のこの目標電流値生成手段の出力とするものである。（請求項２）
【００１３】
このようにすることによって、容易に目標電流値生成手段や電流検出手段のオフセット値を検出することができ、検出したオフセット値を目標電流値や電流検出手段の出力から差し引き、これらを演算手段に入力して磁場コイル電流をフィードバック制御することにより、自動的に前記オフセット値を取り除いて温度や経時変化の影響を受けることなく常に安定した高精度の電源装置を提供することができる。
【００１４】
以上の電源装置を磁気共鳴イメージング装置に用いた場合は、より安価で信頼性が高く、今後普及すると思われるＥＰＩ（Echo Planner Imaging）などの高速シーケンスに対応可能な磁気共鳴イメージング装置を提供することができる。
【００１５】
【発明の実施形態】
図１は本発明の実施例で、回路ブロック図を示す。１は傾斜磁場電源装置、２は負荷である傾斜磁場コイルを示している。
傾斜磁場電源装置１は、傾斜磁場コイル２に接続し、電流を供給する電流増幅器１０と、傾斜磁場コイル２に流れる電流を検出して、この電流をフィードバック制御する制御回路２０とからなる。
【００１６】
制御回路２０は、傾斜磁場コイル２に流れる電流を検出する電流検出手段２１と、この電流検出手段２１のオフセット値を除去するオフセット調整手段２３と、オフセット調整手段２３からの出力と目標電流値とを入力し、所望する電流が流れるように電流増幅器１０の制御量を演算する演算手段２２とから構成される。
【００１７】
傾斜磁場電源装置１は、電源立ち上げ後、電流増幅器１０は停止させたままウォームアップを行ない、装置が十分に暖まった後に、オフセット記憶指示信号が出されてオフセット調整手段２３の記憶手段２４に、その時点の電流検出手段２１によって検出された値を記憶する。
【００１８】
この時、電流増幅器１０は動作していないため、傾斜磁場コイル２には電流は流れていないはずであるので、この時に電流検出手段２１によって検出された電流値は、電流検出手段２１のオフセット値ということになる。
【００１９】
その後、電流増幅器１０を動作させて、オフセット調整手段２３の記憶手段２４に記憶されたオフセット値と電流検出手段２１の検出値を加算器３１に入力して前記オフセット値と電流検出手段２１の検出値との差を求め、これを傾斜磁場電流のフィードバック値として目標電流値とともに演算手段２２に入力し、この演算手段２２の出力を電流増幅器１０に入力して実際の傾斜磁場電流が前記目標電流値に一致するようにフィードバック制御する。これによって、電流検出手段２１のオフセット値の影響を受けない精度の高い傾斜磁場コイル電流とすることができる。
【００２０】
このような方法で電流検出手段２１のオフセット値による傾斜磁場コイル電流の検出誤差をなくすることができるが、本発明はこれに限定するものではなく、これと同様の方法で目標電流値のオフセットによる誤差もなくすることができる。
【００２１】
この目標電流値のオフセットによる誤差をなくする場合は、電流増幅器１０が停止時に目標電流値のオフセット値を検出し、これを記憶しておき、電流増幅器１０が動作時に、目標電流値と前記記憶した目標電流値のオフセット値との差を求め、この結果を目標電流値として演算増幅器１０に入力して傾斜磁場コイル電流のフィードバック制御を行うものである。この目標電流値のオフセット値は、図示しないＭＲＩ装置全体を制御する主制御装置で生成される目標電流値生成手段の入力が０の時の前記目標電流値生成手段の出力とするものである。
【００２２】
図３は、前記オフセット調整手段２３，演算手段２２にマイクロプロセッサ（ＭＰＵ）３１，ＲＯＭ（Read Only Memory）３６，ＲＡＭ（Random Access Memory）３７等で構成されたデジタルコントローラを用いた場合の傾斜磁場電源装置の実施例である。
【００２３】
制御回路２０’’は、傾斜磁場コイル２に流れる電流を検出する電流検出手段２１と、マイクロプロセッサ（ＭＰＵ）３１，ＭＲＩ装置全体を制御する主制御装置（図示なし）とのデータ通信を行うバス接続されたシリアル通信コントローラ（ＳＣ１）３２，目標電流値をディジタル値に変換するアナログ−ディジタル変換器（Ａ／Ｄ）３３，電流検出手段２１からの電流値をディジタル値に変換するアナログ−ディジタル変換器（Ａ／Ｄ）３４，傾斜磁場コイル電流をフィードバック制御するための制御量をデジタルからアナログ値に変換してこれを電流増幅器１０に入力するディジタル−アナログ変換器（Ｄ／Ａ）３５，傾斜磁場コイル電流をフィードバック制御するための演算機能をＭＰＵに持たせるためのプログラムやデータが記録された読み出し専用記憶装置（ＲＯＭ）３６，前記プログラム実行時に用いる可変データやオフセット値を記憶する読み書き可能記憶装置（ＲＡＭ）３７とで構成される。
【００２４】
この構成で電流検出手段２１のオフセット値による誤差をなくする場合は、電流増幅器１０が動作していない時に電流検出手段２１の出力（オフセット値）をＡ／Ｄ変換器３４でディジタル値に変換し、これをＲＡＭ３７に記憶しておく。
【００２５】
そして、電流増幅器１０の動作時の傾斜磁場電流のフィードバック制御時に、電流検出手段２１の出力からＲＡＭ３７に記憶してある前記オフセット値との差を傾斜磁場コイル電流のフィードバック値として目標電流値と共にマイクロプロセッサＭＰＵ３１に入力して制御量を求め、この結果をＤ／Ａ変換器３５でアナログ値に変換し、これを電流増幅器１０に入力して傾斜磁場電流のフィードバック制御を行うものである。同様にして、目標電流値のオフセット値による傾斜磁場コイル電流の誤差をなくすることができる。
【００２６】
なお、オフセット値を直接ＲＡＭ３７に記憶するのではなく、マイクロプロセッサ（ＭＰＵ）３１で加算平均などの加工をすることによって、オフセット値のばらつきによる誤差をなくすることができる。
【００２７】
【発明の効果】
以上で説明したように、本発明によれば，磁場コイルに流れる電流を検出する電流検出手段２１や目標電流値を生成する手段等のオフセット値によって生じる磁場コイル電流の誤差をなくして、精度の高い電源装置とすることができる。
【００２８】
この電源装置を磁気共鳴イメージング装置に適用することによって、より安価で信頼性の高い、ＥＰＩ（Echo Planner Imaging）などの高速シーケンスに対応可能な磁気共鳴イメージング装置を市場に供給することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の磁場電源装置の第１の実施形態を示すブロック図。
【図２】従来の磁場電源装置の実施形態を示すブロック図。
【図３】本発明の磁場電源装置の第２の実施形態を示すブロック図。
【符号の説明】
１  本発明の第１の実施形態による傾斜磁場電源装置
１’’  本発明の第２の実施形態による傾斜磁場電源装置
２  傾斜磁場コイル
１０  電流増幅器
２０  本発明の実施例による制御回路
２０’’  本発明の第２の実施形態による制御回路
２１  電流検出手段
２２  演算手段
２３，２３’’  オフセット調整手段
２４    記憶手段
３１  マイクロプロセッサ（ＭＰＵ）
３２  シリアル通信コントローラ（ＳＣＩ）
３３，３４  アナログ−ディジタル変換器（Ａ／Ｄ）
３５  ディジタル−アナログ変換器（Ｄ／Ａ）
３６  読み出し専用記憶装置（ＲＯＭ）
３７  読み書き可能記憶装置（ＲＡＭ）
【図１】
0003698228.tif 000002
【図２】
0003698228.tif 000003
【図３】
0003698228.tif 000004