(57)【要約】      （修正有）【課題】磁気共鳴イメージング装置において、誤配線や傾斜磁場コイルの出力電流の発振を効果的に検出する。【解決手段】磁気共鳴イメージング装置は、直流電圧源に接続されるインバータ回路５１ｘと、インバータ回路５１ｘの出力であるＸｃｈコイル２２ｘに供給される電流を検出する電流センサ４４ｘと、入力信号と電流センサ４４ｘの出力である誤差信号とに基づいてスイッチング波形を算出し、スイッチング波形に基づいてインバータ回路５１ｘをパルス幅変調制御するスイッチング制御回路５２ｘと、デューティ比５０％のスイッチング波形に基づいてスイッチング制御回路５２ｘによって算出される実際のスイッチング波形と、予測スイッチング波形とを差分して出力パルス波形を発生するＸｃｈ比較器４６ｘと、予測スイッチング波形のパルス間隔の自然数倍の時間幅における出力パルス波形の積分値が０以外の場合に異常検出するシーケンサ３０と、を有する。【選択図】図２
2014068990.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
直流電圧源に接続されるインバータ回路と、
前記インバータ回路の出力が負荷である傾斜磁場コイルに供給されると、前記傾斜磁場コイルに流れる電流を検出する電流センサと、
入力信号と前記電流センサの出力である誤差信号とに基づいてスイッチング波形を算出し、前記スイッチング波形に基づいて前記インバータ回路をパルス幅変調制御するスイッチング制御回路と、
デューティ比５０％のスイッチング波形に基づいて前記スイッチング制御回路によって算出される実際のスイッチング波形と、前記デューティ比５０％のスイッチング波形としての予測スイッチング波形とを差分して出力パルス波形を発生する比較手段と、
前記予測スイッチング波形のパルス間隔の自然数倍の時間幅における前記出力パルス波形の積分値が０以外の場合に異常検出する異常検出手段と、
を有する磁気共鳴イメージング装置。
【請求項２】
前記異常検出手段は、前記積分値が０以外の場合、前記予測スイッチング波形の１パルス間隔に対応する出力パルス波形の積分値が時間経過に従って増加及び減少を繰り返す場合、前記インバータ回路の出力電流が発振したものとして異常検出する請求項１に記載の磁気共鳴イメージング装置。
【請求項３】
前記異常検出手段は、前記積分値が０以外の場合、前記予測スイッチング波形の１パルス間隔に対応する出力パルス波形の積分値が時間経過に従って増加又は減少傾向のとき、前記インバータ回路と前記傾斜磁場コイルとの間が誤配線されたとして異常検出する請求項１に記載の磁気共鳴イメージング装置。
【請求項４】
前記異常検出手段は、前記積分値が０以外の場合、前記予測スイッチング波形の１パルス間隔に対応する出力パルス波形の積分値が時間経過に関わらず一定値のとき、前記スイッチング制御回路と前記インバータ回路との間が誤配線されたとして異常検出する請求項１に記載の磁気共鳴イメージング装置。
【請求項５】
前記比較手段は、コンパレータによって構成される請求項１乃至４のうちいずれか一項に記載の磁気共鳴イメージング装置。
【請求項６】
直流電圧源に接続されるインバータ回路と、
前記インバータ回路の出力が負荷である傾斜磁場コイルに供給されると、前記傾斜磁場コイルに流れる電流を検出する電流センサと、
入力信号と前記電流センサの出力である誤差信号とに基づいてスイッチング波形を算出し、前記スイッチング波形に基づいて前記インバータ回路をパルス幅変調制御するスイッチング制御回路と、を備えた磁気共鳴イメージング装置の異常検出方法において、
デューティ比５０％のスイッチング波形に基づいて前記スイッチング制御回路によって算出される実際のスイッチング波形と、前記デューティ比５０％のスイッチング波形としての予測スイッチング波形とを差分して出力パルス波形を発生し、
前記予測スイッチング波形のパルス間隔の自然数倍の時間幅における前記出力パルス波形の積分値が０以外の場合に異常検出する、磁気共鳴イメージング装置の異常検出方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明の一態様としての本実施形態は、傾斜磁場電源装置を備える磁気共鳴イメージング（ＭＲＩ）装置及びその異常検出方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
ＭＲＩ装置は、被検体、特に人体の組織を構成する原子核スピンが発生するＮＭＲ信号（エコー信号）を計測し、その頭部、腹部、及び四肢等の形態や機能を２次元的又は３次元的に画像化する装置である。撮影においては、エコー信号には、傾斜磁場によって異なる位相エンコード及び周波数エンコードが付与される。計測されたエコー信号は、２次元又は３次元フーリエ変換されることにより画像に再構成される。
【０００３】
ＭＲＩ装置は、傾斜磁場電源装置から個別に電流供給を受けて、Ｘ，Ｙ，Ｚの各軸に沿って磁場強度が変化する傾斜磁場を発生させる各傾斜磁場コイルを備える。各傾斜磁場コイルは発熱を少なくするため、抵抗値が低くなるように設計されている。ただし、傾斜磁場電源装置の出力ケーブルが適切な傾斜磁場コイルに接続されていないと、傾斜磁場コイルの接続部の抵抗値が上昇して発熱する。そのことが、接続部の損傷につながる可能性もある。このような損傷はシステム据え付け時に発生しやすい。
【０００４】
そこで、従来のＭＲＩ装置では、傾斜磁場アンプの出力電流や出力電圧をモニタすることで接続部の損傷前に異常を検出している。
【０００５】
なお、本発明に関連する従来技術として、高電圧、大電流が要求されるＭＲＩ装置の静磁場、傾斜磁場、及び高周波磁場の発生に必要な各種電源に好適な電源装置及びこれを用いたＭＲＩ装置が開示されている（例えば、特許文献１参照。）。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００６】
【特許文献１】国際公開第２００７／００４５６５号
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
しかしながら、傾斜磁場アンプの出力電流や出力電圧をモニタする方法では、傾斜磁場アンプ出力時にしか異常検出ができないので、異常検出からシステムが停止するまでの時間に接続部を損傷させる可能性がある。また、出力電流や出力電圧をモニタして異常検出する場合、異常検出用のハードウェアが必要となる。
【０００８】
さらに、ＭＲＩ装置据付時に傾斜磁場電源装置の内部に誤配線が生じた場合、確認作業に時間がかかる。確認作業の方法によっては事故が生じる可能性もある。
【０００９】
また、負荷の条件が想定外に変化したり、傾斜磁場アンプが暴走したりすると、傾斜磁場アンプの出力電流が発振する場合があるが、それを検出する手段がない。
【課題を解決するための手段】
【００１０】
本実施形態の磁気共鳴イメージング装置は、上述した課題を解決するために、直流電圧源に接続されるインバータ回路と、前記インバータ回路の出力が負荷である傾斜磁場コイルに供給されると、前記傾斜磁場コイルに流れる電流を検出する電流センサと、入力信号と前記電流センサの出力である誤差信号とに基づいてスイッチング波形を算出し、前記スイッチング波形に基づいて前記インバータ回路をパルス幅変調制御するスイッチング制御回路と、デューティ比５０％のスイッチング波形に基づいて前記スイッチング制御回路によって算出される実際のスイッチング波形と、前記デューティ比５０％のスイッチング波形としての予測スイッチング波形とを差分して出力パルス波形を発生する比較手段と、前記予測スイッチング波形のパルス間隔の自然数倍の時間幅における前記出力パルス波形の積分値が０以外の場合に異常検出する異常検出手段と、を有する。
【００１１】
本実施形態の傾斜磁場電源装置の異常検出方法は、上述した課題を解決するために、直流電圧源に接続されるインバータ回路と、前記インバータ回路の出力が負荷である傾斜磁場コイルに供給されると、前記傾斜磁場コイルに流れる電流を検出する電流センサと、入力信号と前記電流センサの出力である誤差信号とに基づいてスイッチング波形を算出し、前記スイッチング波形に基づいて前記インバータ回路をパルス幅変調制御するスイッチング制御回路と、を備えた磁気共鳴イメージング装置の異常検出方法において、デューティ比５０％のスイッチング波形に基づいて前記スイッチング制御回路によって算出される実際のスイッチング波形と、前記デューティ比５０％のスイッチング波形としての予測スイッチング波形とを差分して出力パルス波形を発生し、前記予測スイッチング波形のパルス間隔の自然数倍の時間幅における前記出力パルス波形の積分値が０以外の場合に異常検出する。
【図面の簡単な説明】
【００１２】
【図１】本実施形態のＭＲＩ装置のハードウェア構成を示す概略図。
【図２】本実施形態のＭＲＩ装置に備えられる傾斜磁場電源装置の構成を示す図。
【図３】スイッチング制御回路とマルチレベルインバータ回路との間（制御信号線）がＸｃｈ及びＹｃｈ間で誤配線された場合の構成を示す図。
【図４】誤配線がない場合の工程（１−２）におけるＸｃｈ比較器の入力パルス波形及び出力パルス波形（φ＝０）を示す図。
【図５】誤配線がない場合の工程（１−２）におけるＸｃｈ比較器の入力パルス波形及び出力パルス波形（φ＝Ｔｘ／４）を示す図。
【図６】誤配線がない場合の工程（１−２）におけるＸｃｈ比較器の入力パルス波形及び出力パルス波形（φ＝Ｔｘ／２）を示す図。
【図７】スイッチング制御回路とマルチレベルインバータ回路との間がＸｃｈ及びＹｃｈ間で誤配線された場合の工程（１−２）におけるＸｃｈ比較器の入力パルス波形及び出力パルス波形を示す図。
【図８】スイッチング制御回路とマルチレベルインバータ回路との間がＸｃｈ及びＹｃｈ間で誤配線された場合の工程（１−２）におけるＹｃｈ比較器の入力パルス波形及び出力パルス波形を示す図。
【図９】傾斜磁場アンプと傾斜磁場コイルとの間が誤配線された場合の構成を示す図。
【図１０】傾斜磁場アンプと傾斜磁場コイルとの間が誤配線された場合の工程（２−３）におけるＸｃｈ比較器の入力パルス波形及び出力パルス波形を示す図。
【図１１】傾斜磁場アンプと傾斜磁場コイルとの間が誤配線された場合の工程（２−３）におけるＸｃｈ比較器の入力パルス波形及び出力パルス波形を示す図。
【図１２】傾斜磁場アンプの出力電流が発振した場合の工程（２−３）における比較器の入力パルス波形及び出力パルス波形を示す図。
【図１３】傾斜磁場アンプの出力電流が発振した場合の工程（２−３）における比較器の入力パルス波形及び出力パルス波形を示す図。
【発明を実施するための形態】
【００１３】
本実施形態の磁気共鳴イメージング（ＭＲＩ）装置及びその異常検出方法について、添付図面を参照して説明する。
【００１４】
図１は、本実施形態のＭＲＩ装置のハードウェア構成を示す概略図である。
【００１５】
図１は、被検体（患者）Ｐの撮像を行なう本実施形態のＭＲＩ装置１０を示す。このＭＲＩ装置１０は、大きくは、撮像システム１１と制御システム１２とから構成される。
【００１６】
撮像システム１１は、静磁場磁石２１、傾斜磁場コイル２２、傾斜磁場電源装置２３、寝台２４、寝台制御部２５、送信コイル２６、送信部２７、受信コイル２８ａ〜２８ｅ、受信部２９、及びシーケンサ３０を備える。
【００１７】
静磁場磁石２１は、架台（図示しない）の最外部に中空の円筒形状に形成されており、内部空間に一様な静磁場を発生する。静磁場磁石２１としては、例えば永久磁石及び超伝導磁石等が使用される。
【００１８】
傾斜磁場コイル２２は、中空の円筒形状に形成されており、静磁場磁石２１の内側に配置される。傾斜磁場コイル２２は、互いに直交するＸ，Ｙ，Ｚの各軸にそれぞれ対応するＸｃｈコイル２２ｘ、Ｙｃｈコイル２２ｙ、及びＺｃｈコイル２２ｚ（図２に図示）が組み合わされて形成されている。３つのコイル２２ｘ，２２ｙ，２２ｚは、後述する傾斜磁場電源装置２３から個別に電流供給を受けて、Ｘ，Ｙ，Ｚの各軸に沿って磁場強度が変化する傾斜磁場を発生させる。なお、Ｚ軸方向は、静磁場と同方向とする。
【００１９】
ここで、傾斜磁場コイル２２によって発生するＸ，Ｙ，Ｚ各軸の傾斜磁場は、例えば、リードアウト用傾斜磁場Ｇｒ、位相エンコード用傾斜磁場Ｇｅおよびスライス選択用傾斜磁場Ｇｓにそれぞれ対応している。リードアウト用傾斜磁場Ｇｒは、空間的位置に応じてＮＭＲ（ｎｕｃｌｅａｒ  ｍａｇｎｅｔｉｃ  ｒｅｓｏｎａｎｃｅ）信号の周波数を変化させ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ＮＭＲ信号の位相を変化させるために利用される。スライス選択用傾斜磁場Ｇｓは、任意に撮像断面を決めるために利用される。
【００２０】
傾斜磁場電源装置２３は、シーケンサ３０から送られるパルスシーケンス実行データに基づいて、傾斜磁場コイル２２に電流を供給する。
【００２１】
図２は、本実施形態のＭＲＩ装置１０に備えられる傾斜磁場電源装置２３の構成を示す図である。
【００２２】
傾斜磁場電源装置２３は、交流−直流変換器４１、平滑コンデンサ４２、傾斜磁場アンプ４３ｘ，４３ｙ，４３ｚ、電流センサ４４ｘ，４４ｙ，４４ｚ、変換モジュール４５、及び比較器（コンパレータ）４６ｘ，４６ｙ，４６ｚを備える。傾斜磁場電源装置２３は、三相交流電源Ｓから電力が供給され、負荷である傾斜磁場コイル２２に接続して電流を供給するように構成される。
【００２３】
交流−直流変換器４１は、三相交流電源Ｓに接続された三相交流電圧を、例えば２０００Ｖの直流電圧に昇圧する機能を備える。
【００２４】
平滑コンデンサ４２は、交流−直流変換器４１の出力側に接続され、直流電圧を平滑する。
【００２５】
傾斜磁場アンプ４３ｘ，４３ｙ，４３ｚは、平滑コンデンサ４２にそれぞれ接続され、平滑された直流電圧を受電する。傾斜磁場アンプ４３ｘ，４３ｙ，４３ｚは、Ｘｃｈコイル２２ｘ、Ｙｃｈコイル２２ｙ、及びＺｃｈコイル２２ｚにそれぞれ電流を供給する。
【００２６】
傾斜磁場アンプ４３ｘ，４３ｙ，４３ｚは、マルチレベルインバータ回路５１ｘ，５１ｙ，５１ｚ及びスイッチング制御回路５２ｘ，５２ｙ，５２ｚをそれぞれ設ける。
【００２７】
マルチレベルインバータ回路５１ｘ，５１ｙ，５１ｚは、入力の直流電圧源を構成する平滑コンデンサ４２に並列にそれぞれ接続されるフルブリッジ回路である。マルチレベルインバータ回路５１ｘ，５１ｙ，５１ｚの出力は、負荷であるコイル２２ｘ，２２ｙ，２２ｚにそれぞれ供給する。
【００２８】
電流センサ４４ｘ，４４ｙ，４４ｚは、マルチレベルインバータ回路５１ｘ，５１ｙ，５１ｚの出力がコイル２２ｘ，２２ｙ，２２ｚにそれぞれ供給されると、コイル２２ｘ，２２ｙ，２２ｚに流れる電流をそれぞれ検出する。
【００２９】
スイッチング制御回路５２ｘ，５２ｙ，５２ｚは、シーケンサ３０からの入力信号（指令電流）Ｒｘ，Ｒｙ，Ｒｚと電流センサ４４ｘ，４４ｙ，４４ｚの出力である誤差信号（検出電流）Ｓｘ，Ｓｙ，Ｓｚとをそれぞれ入力し、両者の差が０になるようにスイッチング波形をそれぞれ算出する。そして、スイッチング制御回路５２ｘ，５２ｙ，５２ｚは、各ｃｈのスイッチング波形に基づいて、制御信号線Ｌｘ，Ｌｙ，Ｌｚを介してマルチレベルインバータ回路５１ｘ，５１ｙ，５１ｚをそれぞれパルス幅変調（ＰＷＭ：ｐｕｌｓｅ  ｗｉｄｔｈ  ｍｏｄｕｌａｔｉｏｎ）制御する。
【００３０】
変換モジュール４５は、シーケンサ３０からの入力信号Ｒｘ，Ｒｙ，Ｒｚに基づいて、予測されるＸｃｈ予測スイッチング波形、Ｙｃｈ予測スイッチング波形、及びＺｃｈ予測スイッチング波形をそれぞれ生成する。
【００３１】
比較器４６ｘ，４６ｙ，４６ｚは、第１の入力が制御信号線Ｌｘ，Ｌｙ，Ｌｚに、第２の入力（リファレンス）が変換モジュール４５にそれぞれ接続される。比較器４６ｘ，４６ｙ，４６ｚは、傾斜磁場アンプ４３ｘ，４３ｙ，４３ｚへの入力信号Ｒｘ，Ｒｙ，Ｒｚに基づく各ｃｈの予測スイッチング波形と、制御信号線Ｌｘ，Ｌｙ，Ｌｚからの実際の各ｃｈのスイッチング波形とをそれぞれ比較（差分）してシーケンサ３０に出力する。
【００３２】
図１の説明に戻って、寝台２４は、被検体Ｐが載置される天板２４ａを備えている。寝台２４は、後述する寝台制御部２５による制御のもと、天板２４ａを、被検体Ｐが載置された状態で傾斜磁場コイル２２の空洞（撮像口）内へ挿入する。通常、この寝台２４は、長手方向が静磁場磁石２１の中心軸と平行になるように設置される。
【００３３】
寝台制御部２５は、シーケンサ３０による制御のもと、寝台２４を駆動して、天板２４ａを長手方向および上下方向へ移動する。
【００３４】
送信コイル２６は、傾斜磁場コイル２２の内側に配置されており、送信部２７から高周波パルスの供給を受けて、高周波磁場を発生する。
【００３５】
送信部２７は、シーケンサ３０から送られるパルスシーケンス実行データに基づいて、ラーモア周波数に対応する高周波パルスを送信コイル２６に送信する。
【００３６】
受信コイル２８ａ〜２８ｅは、傾斜磁場コイル２２の内側に配置されており、高周波磁場の影響によって被検体Ｐから放射されるＮＭＲ信号を受信する。ここで、受信コイル２８ａ〜２８ｅは、それぞれ、被検体Ｐから発せられた磁気共鳴信号をそれぞれ受信する複数の要素コイルを有するアレイコイルであり、各要素コイルによってＮＭＲ信号が受信されると、受信されたＮＭＲ信号を受信部２９へ出力する。
【００３７】
受信コイル２８ａは、被検体Ｐの頭部に装着される頭部用のコイルである。また、受信コイル２８ｂ，２８ｃは、それぞれ、被検体Ｐの背中と天板２４ａとの間に配置される脊椎用のコイルである。また、受信コイル２８ｄ，２８ｅは、それぞれ、被検体Ｐの腹側に装着される腹部用のコイルである。
【００３８】
受信部２９は、シーケンサ３０から送られるパルスシーケンス実行データに基づいて、受信コイル２８ａ〜２８ｅから出力されるＮＭＲ信号に基づいてＮＭＲ信号データを生成する。また、受信部２９は、ＮＭＲ信号データを生成すると、そのＮＭＲ信号データを、シーケンサ３０を介して制御システム１２に送信する。
【００３９】
なお、受信部２９は、受信コイル２８ａ〜２８ｅが有する複数の要素コイルから出力されるＮＭＲ信号を受信するための複数の受信チャンネルを有している。そして、受信部２９は、撮像に用いる要素コイルが制御システム１２から通知された場合には、通知された要素コイルから出力されたＮＭＲ信号が受信されるように、通知された要素コイルに対して受信チャンネルを割り当てる。
【００４０】
シーケンサ３０は、傾斜磁場電源装置２３、寝台制御部２５、送信部２７、受信部２９、及び制御システム１２と接続される。シーケンサ３０は、図示しないプロセッサ、例えばＣＰＵ（ｃｅｎｔｒａｌ  ｐｒｏｃｅｓｓｉｎｇ  ｕｎｉｔ）及びメモリを備えており、傾斜磁場電源装置２３、寝台制御部２５、送信部２７、及び受信部２９を駆動させるために必要な制御情報、例えば傾斜磁場電源装置２３に印加すべきパルス電流の強度や印加時間、印加タイミング等の動作制御情報を記述したシーケンス情報を記憶する。
【００４１】
また、シーケンサ３０は、記憶した所定のシーケンスに従って寝台制御部２５を駆動させることによって、天板２４ａを架台に対してＺ方向に進退させる。さらに、シーケンサ３０は、記憶した所定のシーケンスに従って傾斜磁場電源装置２３、送信部２７、及び受信部２９を駆動させることによって、架台内にＸ軸傾斜磁場Ｇｘ、Ｙ軸傾斜磁場Ｇｙ，Ｚ軸傾斜磁場Ｇｚ及びＲＦ信号を発生させる。
【００４２】
制御システム１２は、ＭＲＩ装置１０の全体制御や、データ収集、画像再構成などを行なう。制御システム１２は、インターフェース部３１、データ収集部３２、データ処理部３３、記憶部３４、表示部３５、入力部３６、及び制御部３７を有する。
【００４３】
インターフェース部３１は、シーケンサ３０を介して撮像システム１１の傾斜磁場電源装置２３、寝台制御部２５、送信部２７、及び受信部２９に接続されており、これらの接続された各部と制御システム１２との間で授受される信号の入出力を制御する。
【００４４】
データ収集部３２は、インターフェース部３１を介して、受信部２９から送信されるＮＭＲ信号データを収集する。データ収集部３２は、ＮＭＲ信号データを収集すると、収集したＮＭＲ信号データを記憶部３４に記憶させる。
【００４５】
データ処理部３３は、記憶部３４に記憶されているＮＭＲ信号データに対して、後処理すなわちフーリエ変換等の再構成処理を施すことによって、被検体Ｐ内における所望核スピンのスペクトラムデータあるいは画像データを生成する。また、データ処理部３３は、位置決め画像の撮像が行なわれる場合には、受信コイル２８ａ〜２８ｅが有する複数の要素コイルそれぞれによって受信されたＮＭＲ信号に基づいて、要素コイルの配列方向におけるＮＭＲ信号の分布を示すプロファイルデータを要素コイルごとに生成する。そして、データ処理部３３は、生成した各種データを記憶部３４に格納する。
【００４６】
記憶部３４は、データ収集部３２によって収集されたＮＭＲ信号データと、データ処理部３３によって生成された画像データ等を、被検体Ｐ毎に記憶する。
【００４７】
表示部３５は、データ処理部３３によって生成されたスペクトラムデータあるいは画像データ等の各種の情報を表示する。表示部３５としては、液晶表示器等の表示デバイスを利用可能である。
【００４８】
入力部３６は、操作者から各種操作や情報入力を受け付ける。入力部３６としては、マウスやトラックボール等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。
【００４９】
制御部３７は、図示していないＣＰＵ（ｃｅｎｔｒａｌ  ｐｒｏｃｅｓｓｉｎｇ  ｕｎｉｔ）やメモリ等を有し、上述した各部を制御することによってＭＲＩ装置１０を総括的に制御する。
【００５０】
続いて、本実施形態のＭＲＩ装置１０の異常検出方法について説明する。
【００５１】
（第１の異常検出方法）
図３は、スイッチング制御回路とマルチレベルインバータ回路との間（制御信号線）がＸｃｈ及びＹｃｈ間で誤配線された場合の構成を示す図である。
【００５２】
図３に示すように、制御信号線Ｌｘは、マルチレベルインバータ回路５１ｘを、誤って、スイッチング制御回路５２ｙに接続している。また、制御信号線Ｌｙは、マルチレベルインバータ回路５１ｙを、誤って、スイッチング制御回路５２ｘに接続している。一方で、制御信号線Ｌｚは、マルチレベルインバータ回路５１ｚを、正しく、スイッチング制御回路５２ｚに接続している。
【００５３】
第１の異常検出方法は、ＭＲＩ装置１０による被検体Ｐの撮像前に、傾斜磁場電源装置２３の内部の配線の確認するもの、すなわち、マルチレベルインバータ回路５１ｘ，５１ｙ，５１ｚが適切なアンプスイッチング制御回路に接続されているかを確認するものである。
【００５４】
撮像前に、配線確認のために、次に示す工程に従って比較器４６ｘ，４６ｙ，４６ｚにスイッチング波形が送信される。なお、送信されるスイッチング波形のデューティ比（ｄｕｔｙ  ｒａｔｉｏ）を５０％とすることで、傾斜磁場アンプ４３ｘ，４３ｙ，４３ｚの出力を０にすることができる。
【００５５】
（１−１）Ｘｃｈ、Ｙｃｈ、Ｚｃｈスイッチング波形の非送信（初期状態）
（１−２）パルス間隔ＴｘでＸｃｈスイッチング波形（デューティ比５０％）のみ送信
（１−３）パルス間隔ＴｙでＹｃｈスイッチング波形（デューティ比５０％）のみ送信
（１−４）パルス間隔ＴｚでＺｃｈスイッチング波形（デューティ比５０％）のみ送信
【００５６】
まず、誤配線がない場合の比較器の入力パルス波形及び出力パルス波形について図４〜図６を用いて説明する。
【００５７】
図４〜図６は、誤配線がない場合の工程（１−２）におけるＸｃｈ比較器４６ｘの入力パルス波形及び出力パルス波形を示す図である。図４は、位相差φ＝０の場合を、図５は、位相差φ＝Ｔｘ／４の場合を、図６は、位相差φ＝Ｔｘ／２の場合をそれぞれ示す。
【００５８】
図４〜図６に示す「Ｉｎ１」は、誤配線がない図２に示す場合の工程（１−２）におけるＸｃｈ比較器４６ｘの第１の入力パルス波形であり、工程（１−２）で送信されるデューティ比５０％のＸｃｈスイッチング波形に基づいてスイッチング制御回路５２ｘによって算出された実際のＸｃｈ実際スイッチング波形である。同じく「Ｉｎ２」は、誤配線がない図２に示す場合の工程（１−２）におけるＸｃｈ比較器４６ｘの第２の入力パルス波形であり、工程（１−２）で送信されるデューティ比５０％のＸｃｈスイッチング波形としてのＸｃｈ予測スイッチング波形である。同じく「Ｏｕｔ」は、誤配線がない図２に示す場合の工程（１−２）におけるＸｃｈ比較器４６ｘの出力パルス波形であり、Ｘｃｈ実際スイッチング波形Ｉｎ１と、Ｘｃｈ予測スイッチング波形Ｉｎ２とを差分した差分パルス波形である。
【００５９】
図４に示すＸｃｈ実際スイッチング波形Ｉｎ１及びＸｃｈ予測スイッチング波形Ｉｎ２は同期されている（φ＝０）一方、図５及び図６に示すＸｃｈ実際スイッチング波形Ｉｎ１及びＸｃｈ予測スイッチング波形Ｉｎ２は同期されていない（φ≠０）。
【００６０】
図４〜図６に示すように、Ｘｃｈ実際スイッチング波形Ｉｎ１及びＸｃｈ予測スイッチング波形Ｉｎ２が同期されているか否かに関わらず、パルス間隔（立ち上がり周期）Ｔｘの自然数倍（Ｔｘ，２Ｔｘ，…）の時間幅における、Ｘｃｈ比較器４６ｘの出力パルス波形Ｏｕｔの積分値は０となる。
【００６１】
なお、誤配線がない場合の工程（１−３），（１−４）における比較器の入力パルス波形及び出力パルス波形についても、図４〜図６に示すものと同様となる。よって、誤配線がない場合、Ｙｃｈ予測スイッチング波形のパルス間隔の自然数倍の時間幅における、Ｙｃｈ比較器４６ｙの出力パルス波形の積分値と、Ｚｃｈ予測スイッチング波形のパルス間隔の自然数倍の時間幅における、Ｚｃｈ比較器４６ｚの出力パルス波形の積分値とも０となる。
【００６２】
次いで、図３に示すようにスイッチング制御回路とマルチレベルインバータ回路との間（制御信号線）に誤配線がある場合の比較器の入力パルス波形及び出力パルス波形について図７及び図８を用いて説明する。
【００６３】
図７は、スイッチング制御回路とマルチレベルインバータ回路との間がＸｃｈ及びＹｃｈ間で誤配線された場合の工程（１−２）におけるＸｃｈ比較器４６ｘの入力パルス波形及び出力パルス波形を示す図である。すなわち、図７は、図３に示す誤配線の場合の工程（１−２）におけるＸｃｈ比較器４６ｘの入力パルス波形及び出力パルス波形を示す図である。
【００６４】
図７に示す「Ｉｎ１」は、Ｘｃｈ及びＹｃｈ間で誤配線がある図３に示す場合の工程（１−２）におけるＸｃｈ比較器４６ｘの第１の入力パルス波形であり、工程（１−２）では送信されないデューティ比５０％のＹｃｈスイッチング波形に基づいてスイッチング制御回路５２ｙによって算出された実際のＹｃｈ実際スイッチング波形「０」である。同じく「Ｉｎ２」は、Ｘｃｈ及びＹｃｈ間で誤配線がある図３に示す場合の工程（１−２）におけるＸｃｈ比較器４６ｘの第２の入力パルス波形であり、工程（１−２）で送信されるデューティ比５０％のＸｃｈスイッチング波形としてのＸｃｈ予測スイッチング波形である。同じく「Ｏｕｔ」は、誤配線がある図３に示す場合の工程（１−２）におけるＸｃｈ比較器４６ｘの出力パルス波形であり、Ｙｃｈ実際スイッチング波形Ｉｎ１と、Ｘｃｈ予測スイッチング波形Ｉｎ２とを差分した差分パルス波形である。
【００６５】
図７に示すように、パルス間隔Ｔｘの自然数倍の時間幅における、Ｘｃｈ比較器４６ｘの出力パルス波形Ｏｕｔの積分値は０以外となる。そこで、シーケンサ３０（図３に図示）は、パルス間隔Ｔｘの自然数倍の時間幅における出力パルス波形Ｏｕｔの積分値が０以外の場合には、異常検出（インターロック）することができる。
【００６６】
また、図７に示すように、１パルス間隔Ｔｘに対応する、Ｘｃｈ比較器４６ｘの出力パルス波形Ｏｕｔの積分値は、時間経過に関わらず一定値である。そこで、シーケンサ３０（図３に図示）は、パルス間隔Ｔｘの自然数倍の時間幅における出力パルス波形Ｏｕｔの積分値が０以外で、かつ、１パルス間隔Ｔｘに対応する出力パルス波形Ｏｕｔの積分値が時間経過に関わらず一定値の場合は、マルチレベルインバータ回路５１ｘが適正なスイッチング制御回路と接続されていないとして異常検出することができる。
【００６７】
なお、図７に示すＸｃｈ実際スイッチング波形Ｉｎ１とＸｃｈ予測スイッチング波形Ｉｎ２とは同期されているが、同期されていなくとも、パルス間隔Ｔｘの自然数倍の時間幅における出力パルス波形Ｏｕｔの積分値は０以外となる。さらに、同期されていなくとも、１パルス間隔Ｔｘに対応する出力パルス波形Ｏｕｔの積分値は、時間経過に関わらず一定値である。
【００６８】
図８は、スイッチング制御回路とマルチレベルインバータ回路との間がＸｃｈ及びＹｃｈ間で誤配線された場合の工程（１−２）におけるＹｃｈ比較器４６ｙの入力パルス波形及び出力パルス波形を示す図である。すなわち、図８は、図３に示す誤配線の場合の工程（１−２）におけるＹｃｈ比較器４６ｙの入力パルス波形及び出力パルス波形を示す図である。
【００６９】
図８に示す「Ｉｎ１」は、Ｘｃｈ及びＹｃｈ間で誤配線がある図３に示す場合の工程（１−２）におけるＹｃｈ比較器４６ｙの第１の入力パルス波形であり、工程（１−２）で送信されるデューティ比５０％のＸｃｈスイッチング波形に基づいてスイッチング制御回路５２ｘによって算出された実際のＸｃｈ実際スイッチング波形である。同じく「Ｉｎ２」は、Ｘｃｈ及びＹｃｈ間で誤配線がある図３に示す場合の工程（１−２）におけるＹｃｈ比較器４６ｙの第２の入力パルス波形であり、工程（１−２）では送信されないデューティ比５０％のＹｃｈスイッチング波形としてのＹｃｈ予測スイッチング波形「０」である。同じく「Ｏｕｔ」は、誤配線がある図３に示す場合の工程（１−２）におけるＹｃｈ比較器４６ｙの出力パルス波形であり、Ｘｃｈ実際スイッチング波形Ｉｎ１と、Ｙｃｈ予測スイッチング波形Ｉｎ２とを差分した差分パルス波形である。
【００７０】
図８に示すように、パルス間隔Ｔｘ（図７に図示）の自然数倍の時間幅における、Ｙｃｈ比較器４６ｙの出力パルス波形Ｏｕｔの積分値は０以外となる。そこで、シーケンサ３０（図３に図示）は、パルス間隔Ｔｘの自然数倍の時間幅における出力パルス波形Ｏｕｔの積分値が０以外の場合には、異常検出することができる。
【００７１】
また、図８に示すように、１パルス間隔Ｔｘ（図７に図示）に対応する、Ｙｃｈ比較器４６ｙの出力パルス波形Ｏｕｔの積分値は、時間経過に関わらず一定値である。そこで、シーケンサ３０（図３に図示）は、パルス間隔Ｔｘの自然数倍の時間幅における出力パルス波形Ｏｕｔの積分値が０以外で、かつ、１パルス間隔Ｔｘに対応する出力パルス波形Ｏｕｔの積分値が時間経過に関わらず一定値の場合は、マルチレベルインバータ回路５１ｙが適正なスイッチング制御回路と接続されていないとして異常検出することができる。
【００７２】
図８に示すＸｃｈ実際スイッチング波形Ｉｎ１とＹｃｈ予測スイッチング波形Ｉｎ２とは同期されているが、同期されていなくとも、パルス間隔Ｔｘの自然数倍の時間幅における出力パルス波形Ｏｕｔの積分値は０以外となる。さらに、同期されていなくとも、Ｙｃｈ予測スイッチング波形Ｉｎ２の１パルス間隔Ｔｘに対応する出力パルス波形Ｏｕｔの積分値は、時間経過に関わらず一定値である。
【００７３】
なお、図３に示す誤配線の場合の工程（１−３）におけるＸｃｈ比較器４６ｘの入力パルス波形及び出力パルス波形は、図８に示すものと同様である。図３に示す誤配線の場合の工程（１−３）におけるＹｃｈ比較器４６ｙの入力パルス波形及び出力パルス波形は、図７に示すものと同様である。
【００７４】
本実施形態のＭＲＩ装置１０によると、傾斜磁場アンプ４３ｘ，４３ｙ，４３ｚの出力前に、予測スイッチング波形と実際スイッチング波形とに基づいて、傾斜磁場電源装置２３の内部の誤配線を効果的に検出できる。
【００７５】
（第２の異常検出方法）
図９は、傾斜磁場アンプと傾斜磁場コイルとの間が誤配線された場合の構成を示す図である。
【００７６】
図９に示すように、Ｘｃｈの傾斜磁場アンプ４３ｘは、誤って、Ｙｃｈコイル２２ｙに接続されている。また、Ｙｃｈの傾斜磁場アンプ４３ｙは、誤って、Ｘｃｈコイル２２ｘに接続されている。一方で、Ｚｃｈの傾斜磁場アンプ４３ｚは、正しく、Ｚｃｈコイル２２ｚに接続されている。
【００７７】
第２の異常検出方法は、ＭＲＩ装置１０の据え付け時に、傾斜磁場電源装置２３が適切な傾斜磁場コイルに接続されているかを確認するものである。傾斜磁場電源装置２３から一定電流が出力され、傾斜磁場電源装置２３の出力電圧がＰＷＭ制御される場合、スイッチング波形のパルスのデューティ比は出力部の抵抗値に比例する。すなわち、一定電流の出力に基づくスイッチング波形のパルス幅から負荷の抵抗値を見積もることができるので、第２の異常検出方法は、抵抗の概算値が規定値より大きいかどうかで負荷の接続確認を行なうものである。
【００７８】
据え付け時に、配線確認のために、次に示す工程に従って比較器４６ｘ，４６ｙ，４６ｚにスイッチング波形が送信される。なお、送信されるスイッチング波形のデューティ比を５０％とすることで、傾斜磁場アンプ４３ｘ，４３ｙ，４３ｚの出力を０にすることができる。
【００７９】
（２−１）Ｘｃｈ、Ｙｃｈ、Ｚｃｈのスイッチング波形の非送信（初期状態）
（２−２）パルス間隔ＴｘでＸｃｈスイッチング波形（デューティ比５０％）のみ送信
（２−３）Ｘｃｈのみに入力信号（傾きの小さいランプ信号）の入力
（２−４）パルス間隔ＴｙでＹｃｈスイッチング波形（デューティ比５０％）のみ送信
（２−５）Ｙｃｈのみに入力信号（傾きの小さいランプ信号）の入力
（２−６）パルス間隔ＴｚでＺｃｈスイッチング波形（デューティ比５０％）のみ送信
（２−７）Ｚｃｈのみに入力信号（傾きの小さいランプ信号）の入力
【００８０】
なお、工程（２−２），（２−４），（２−６）はランプ信号を入れる前のスタンバイ状態をつくるための処理であり、本実施形態に必須な工程ではない。
【００８１】
次いで、図９に示すように傾斜磁場アンプと傾斜磁場コイルとの間に誤配線がある場合の比較器の入力パルス波形及び出力パルス波形について図１０及び図１１を用いて説明する。
【００８２】
図１０及び図１１は、傾斜磁場アンプと傾斜磁場コイルとの間が誤配線された場合の工程（２−３）におけるＸｃｈ比較器４６ｘの入力パルス波形及び出力パルス波形を示す図である。すなわち、図１０及び図１１は、図９に示す誤配線の場合の工程（２−３）におけるＸｃｈ比較器４６ｘの入力パルス波形及び出力パルス波形を示す図である。
【００８３】
図１０及び図１１に示す「Ｉｎ１」は、Ｘｃｈ実際スイッチング波形であり、入力信号から実出力を引いた差分値に基づいて算出される。ここで、実出力が常に０であるので、入力信号が大きくなるに従ってＸｃｈ実際スイッチング波形Ｉｎ１は大きくなる。ちなみに、入力信号から実出力を引いた差分値が０の場合は、デューティ比が５０％になる。同じく「Ｉｎ２」は、はランプ信号であるので、デューティ比は徐々に大きくなる。Ｘｃｈ実際スイッチング波形Ｉｎ１のデューティ比とＸｃｈ予測スイッチング波形Ｉｎ２のデューティ比とを比較すると、必ず前者が大きくなる。よって、Ｘｃｈ比較器４６ｘの出力パルス波形Ｏｕｔは必ずプラス側の値を出力する。同じく「Ｏｕｔ」は、誤配線がある図９に示す場合の工程（２−３）におけるＸｃｈ比較器４６ｘの出力パルス波形であり、Ｘｃｈ実際スイッチング波形Ｉｎ１と、Ｘｃｈ予測スイッチング波形Ｉｎ２とを差分した差分パルス波形である。
【００８４】
図１０に示すＸｃｈ実際スイッチング波形Ｉｎ１及びＸｃｈ予測スイッチング波形Ｉｎ２は同期されている一方、図１１に示すＸｃｈ実際スイッチング波形Ｉｎ１及びＸｃｈ予測スイッチング波形Ｉｎ２は同期されていない。
【００８５】
図１０及び図１１に示すように、Ｘｃｈ実際スイッチング波形Ｉｎ１及びＸｃｈ予測スイッチング波形Ｉｎ２が同期しているか否かに関わらず、パルス間隔Ｔｘの自然数倍の時間幅における、Ｘｃｈ比較器４６ｘの出力パルス波形Ｏｕｔの積分値は０以外となる。そこで、シーケンサ３０（図９に図示）は、パルス間隔Ｔｘの自然数倍の時間幅における出力パルス波形Ｏｕｔの積分値が０以外の場合には、異常検出することができる。
【００８６】
また、図１０及び図１１に示すように、Ｘｃｈ実際スイッチング波形Ｉｎ１及びＸｃｈ予測スイッチング波形Ｉｎ２が同期しているか否かに関わらず、１パルス間隔Ｔｘに対応する、Ｘｃｈ比較器４６ｘの出力パルス波形Ｏｕｔの積分値は、時間経過に従って増加傾向（比較器４６ｘへの入力が反対の場合は減少傾向）である。そこで、シーケンサ３０（図９に図示）は、パルス間隔Ｔｘの自然数倍の時間幅における出力パルス波形Ｏｕｔの積分値が０以外で、かつ、１パルス間隔Ｔｘに対応する出力パルス波形Ｏｕｔの積分値が時間経過に従って増加傾向の場合は、マルチレベルインバータ回路５１ｘが適切な傾斜磁場コイルと接続されていないとして異常検出することができる。
【００８７】
本実施形態のＭＲＩ装置１０によると、傾斜磁場アンプ４３ｘ，４３ｙ，４３ｚの出力前に、予測スイッチング波形と実際スイッチング波形とに基づいて、傾斜磁場電源装置２３と傾斜磁場コイル２２との誤配線を効果的に検出できる。
【００８８】
（第３の異常検出方法）
【００８９】
図２に示す構成において、傾斜磁場アンプ４３ｘ，４３ｙ，４３ｚの出力電流が発振確認のために、上記工程（２−１）〜（２−７）に従って比較器４６ｘ，４６ｙ，４６ｚにスイッチング波形（デューティ比５０％）が送信される。負荷の条件が想定外に変化したり、傾斜磁場アンプ４３ｘ，４３ｙ，４３ｚが暴走したりすると、傾斜磁場アンプ４３ｘ，４３ｙ，４３ｚの出力電流が発振する。
【００９０】
次いで、図２に示す構成で、傾斜磁場アンプの出力電流が発振した場合の比較器の入力パルス波形及び出力パルス波形について図１２及び図１３を用いて説明する。
【００９１】
図１２及び図１３は、傾斜磁場アンプの出力電流が発振した場合の工程（２−３）における比較器の入力パルス波形及び出力パルス波形を示す図である。
【００９２】
図１２及び図１３に示す「Ｉｎ１」は、図２に示す構成でＸｃｈ傾斜磁場アンプ４３ｘの出力電流が発振した場合の工程（２−３）におけるＸｃｈ比較器４６ｘの入力パルス波形であり、工程（２−３）で送信されるデューティ比５０％のＸｃｈスイッチング波形に基づいてスイッチング制御回路５２ｘによって算出された実際のＸｃｈ実際スイッチング波形である。同じく「Ｉｎ２」は、図２に示す構成でＸｃｈ傾斜磁場アンプ４３ｘの出力電流が発振した場合の工程（２−３）におけるＸｃｈ比較器４６ｘの入力パルス波形であり、工程（２−３）で送信されるデューティ比５０％のＸｃｈスイッチング波形としてのＸｃｈ予測スイッチング波形である。同じく「Ｏｕｔ」は、図２に示す構成でＸｃｈ傾斜磁場アンプ４３ｘの出力電流が発振した場合の工程（２−３）におけるＸｃｈ比較器４６ｘの出力パルス波形であり、Ｘｃｈ実際スイッチング波形Ｉｎ１と、Ｘｃｈ予測スイッチング波形Ｉｎ２とを差分した差分パルス波形である。
【００９３】
図１２に示すＸｃｈ実際スイッチング波形Ｉｎ１及びＸｃｈ予測スイッチング波形Ｉｎ２は同期されている一方、図１３に示すＸｃｈ実際スイッチング波形Ｉｎ１及びＸｃｈ予測スイッチング波形Ｉｎ２は同期されていない。
【００９４】
図１２及び図１３に示すように、Ｘｃｈ実際スイッチング波形Ｉｎ１及びＸｃｈ予測スイッチング波形Ｉｎ２が同期しているか否かに関わらず、パルス間隔Ｔｘの自然数倍の時間幅における、Ｘｃｈ比較器４６ｘの出力パルス波形Ｏｕｔの積分値は０以外となる。そこで、シーケンサ３０（図２に図示）は、パルス間隔Ｔｘの自然数倍の時間幅における出力パルス波形Ｏｕｔの積分値が０以外の場合には、異常検出することができる。
【００９５】
また、図１２及び図１３に示すように、Ｘｃｈ実際スイッチング波形Ｉｎ１及びＸｃｈ予測スイッチング波形Ｉｎ２が同期しているか否かに関わらず、１パルス間隔Ｔｘに対応する、Ｘｃｈ比較器４６ｘの出力パルス波形Ｏｕｔの積分値は、時間経過に従って増加及び減少を繰り返す。そこで、シーケンサ３０（図２に図示）は、パルス間隔Ｔｘの自然数倍の時間幅における出力パルス波形Ｏｕｔの積分値が０以外で、かつ、Ｘｃｈ予測スイッチング波形Ｉｎ２の１パルス間隔Ｔｘに対応する出力パルス波形Ｏｕｔの積分値が時間経過に従って増加及び減少を繰り返す場合は、Ｘｃｈ傾斜磁場アンプ４３ｘの出力電流が発振したとして異常検出することができる。
【００９６】
なお、本実施形態では、比較器４６ｘ，４６ｙ，４６ｚを用いて実際スイッチング波形と予測スイッチング波形とを比較する構成について説明したが、その場合に限定されるものではない。例えば、シーケンサ３０がソフトウェア的に、実際スイッチング波形と予測スイッチング波形とを比較するようにしてもよい。
【００９７】
本実施形態のＭＲＩ装置１０によると、傾斜磁場アンプ４３ｘ，４３ｙ，４３ｚの出力前に、予測スイッチング波形と実際スイッチング波形とに基づいて、傾斜磁場アンプ４３ｘ，４３ｙ，４３ｚの出力電流の発振を効果的に検出することができる。
【００９８】
また、本実施形態のＭＲＩ装置１０によると、傾斜磁場アンプ４３ｘ，４３ｙ，４３ｚの出力前に、傾斜磁場電源装置２３の内部の誤配線の検出、傾斜磁場電源装置２３と傾斜磁場コイル２２との誤配線の検出、及び傾斜磁場アンプ４３ｘ，４３ｙ，４３ｚの出力電流の発振の検出を共通な構成にて実現できる。
【００９９】
以上、本発明のいくつかの実施形態を説明したが、これらの実施形態は、例として提示したものであり発明の範囲を限定することは意図していない。これら新規な実施形態は、その他の様々な形態で実施されることが可能であり、発明の要旨を逸脱しない範囲で種々の省略、置き換え、変更を行なうことができる。これらの実施形態やその変形は、発明の範囲や要旨に含まれるとともに、特許請求の範囲に記載された発明とその均等の範囲に含まれる。
【符号の説明】
【０１００】
１０  ＭＲＩ装置
２２  傾斜磁場コイル
２３  傾斜磁場電源装置
３０  シーケンサ
４１  交流−直流変換器
４２  平滑コンデンサ
４３ｘ，４３ｙ，４３ｚ  傾斜磁場アンプ
４４ｘ，４４ｙ，４４ｚ  電流センサ
４５  変換モジュール
４６ｘ，４６ｙ，４６ｚ  比較器
５１ｘ，５１ｙ，５１ｚ  マルチレベルインバータ回路
５２ｘ，５２ｙ，５２ｚ  スイッチング制御回路
【図１】
2014068990.tif 000003
【図２】
2014068990.tif 000004
【図３】
2014068990.tif 000005
【図４】
2014068990.tif 000006
【図５】
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【図６】
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【図７】
2014068990.tif 000009
【図８】
2014068990.tif 000010
【図９】
2014068990.tif 000011
【図１０】
2014068990.tif 000012
【図１１】
2014068990.tif 000013
【図１２】
2014068990.tif 000014
【図１３】
2014068990.tif 000015