(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
磁気共鳴撮像システムの少なくとも一つの傾斜コイルを動作させるための電力を提供する装置であって、当該装置は：
第一の極性の異なる電圧を供給するよう構成された複数の電力端子と；
パルス・シーケンスに従って磁場を生成するよう前記少なくとも一つの傾斜コイルに電力を与えるために少なくとも一つの出力を提供するよう構成された線形増幅器とを有し、前記線形増幅器は、前記複数の電力端子の一つまたは複数によって電力を与えられるよう構成され、前記線形増幅器に電力を与える前記複数の電力端子の前記一つまたは複数は、少なくとも部分的には前記少なくとも一つの出力に基づいて選択され、
前記線形増幅器が、前記線形増幅器によって生成される出力電圧の絶対値がある閾値より下であるときは前記複数の電力端子のうち少なくとも第一の電力端子によって電力を与えられるよう構成され、
前記線形増幅器が、前記線形増幅器によって生成される出力電圧の絶対値が前記閾値より上であるときは前記複数の電力端子のうち少なくとも第二の電力端子によって電力を与えられるよう構成され、
前記第一の電力端子が第一の電圧をもち、前記第二の電力端子が前記第一の電圧より絶対値が大きい第二の電圧をもち、
前記線形増幅器に前記第一の電力端子によってのみ電力を与えることと前記線形増幅器に前記第二の電力端子によってのみ電力を与えることの間の遷移の際には、前記線形増幅器は、前記第一の電力端子および前記第二の電力端子の両方によって同時に電力を与えられるよう構成される、
装置。
【請求項２】
前記線形増幅器をして前記パルス・シーケンスに従って磁場を生成するよう前記少なくとも一つの傾斜コイルに電流を提供させる電流コマンドを前記線形増幅器に提供するコントローラをさらに有する、請求項１記載の装置。
【請求項３】
前記線形増幅器に結合された電流フィードバック・ループをさらに有しており、前記電流フィードバック・ループは、前記線形増幅器をして、少なくとも部分的には前記少なくとも一つの傾斜コイルを流れる電流を前記電流コマンドと比較することによって、前記パルス・シーケンスに従って前記少なくとも一つの傾斜コイルに電流を提供させる、請求項２記載の装置。
【請求項４】
前記線形増幅器に電力を与える前記複数の電力端子の前記一つまたは複数は、少なくとも部分的には前記線形増幅器の出力電圧に基づいて動的に変更される、請求項１記載の装置。
【請求項５】
前記パルス・シーケンスが複数の傾斜パルスを含み、前記複数の傾斜パルスどうしの間には前記線形増幅器は前記第一の電力端子によって電力を与えられ、前記複数の傾斜パルスのそれぞれのための電流を提供するために前記線形増幅器が前記第二の電力端子によって電力を与えられることに遷移させられる、請求項１記載の装置。
【請求項６】
前記第一の電圧が、前記線形増幅器のコマンドされた出力電圧に基づいて制御される、請求項１記載の装置。
【請求項７】
前記第一の電圧を生成する電力変換器と；
前記第一の電圧を変えるよう前記電力変換器を制御するよう構成されたコントローラとを有する、
請求項５記載の装置。
【請求項８】
前記複数の傾斜パルスのそれぞれが、それぞれの傾斜パルスの始まりに関連付けられた上昇端を含み、
前記コントローラが、前記線形増幅器が前記複数の傾斜パルスの各傾斜パルスの上昇端に対応する前記少なくとも一つの傾斜コイルへの電流を提供する前に、前記第一の電圧の絶対値を増すよう前記電力変換器にコマンドするよう構成されている、
請求項７記載の装置。
【請求項９】
前記電力変換器が前記第二の電力端子によって電力を与えられる、請求項８記載の装置。
【請求項１０】
前記複数の電力端子が大地に対して正の電圧をもつ、請求項１記載の装置。
【請求項１１】
前記線形増幅器が両側（double-ended）であり、
前記線形増幅器が、第二の極性の異なる電圧をもつ第二の複数の電力端子の一つまたは複数の第二の電力端子によって電力を与えられるよう構成され、前記線形増幅器に電力を与える前記一つまたは複数の第二の電力端子は、前記第二の極性の異なる線形増幅器出力電圧を生成するよう変えられる、
請求項１記載の装置。
【請求項１２】
前記線形増幅器の入力に接続された出力をもつ電圧増幅器と；
前記線形増幅器の出力電圧を受け取り、前記電圧増幅器の入力に前記出力電圧を提供する電圧フィードバック・ループとをさらに有する、
請求項１記載の装置。
【請求項１３】
パルス・シーケンスに従って磁場を生成するよう少なくとも一つの傾斜コイルを駆動するよう構成された線形増幅器を使って、磁気共鳴撮像システムの前記少なくとも一つの傾斜コイルに電力を提供する方法であって、前記線形増幅器は、第一の極性の異なる電圧を供給するよう構成された複数の電力端子の一つまたは複数によって電力を与えられるよう構成されており、当該方法は：
前記線形増幅器によって生成される出力電圧の絶対値がある閾値より下であるときには、前記少なくとも一つの傾斜コイルに電流を提供するために、前記複数の電力端子の少なくとも第一の電力端子によって前記線形増幅器に電力を与え；
前記線形増幅器によって生成される出力電圧の絶対値が前記閾値より上であるときには、前記少なくとも一つの傾斜コイルに電流を提供するために、前記複数の電力端子の少なくとも第二の電力端子によって前記線形増幅器に電力を与えることを含み、
前記第一の電力端子が第一の電圧をもち、前記第二の電力端子が前記第一の電圧より絶対値が大きい第二の電圧をもち、
当該方法が、前記線形増幅器に前記第一の電力端子によってのみ電力を与えることと前記線形増幅器に前記第二の電力端子によってのみ電力を与えることの間の遷移の際には、前記線形増幅器に、前記第一の電力端子および前記第二の電力端子の両方によって同時に電力を与えることをさらに含む、
方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本開示は概括的には磁気コイルのための電力コンポーネントに関し、より詳細には磁気共鳴撮像システムにおける一つまたは複数の傾斜コイルを駆動するための電力コンポーネントに関する。
【背景技術】
【０００２】
磁気共鳴撮像（MRI）は数多くの応用にとって重要な撮像モダリティを提供し、人体内部の画像を生成するために臨床および研究場面において幅広く利用されている。一般に、MRIは、加えられる電磁場から帰結する状態変化に応答して原子によって放出される電磁波である磁気共鳴（MR）信号を検出することに基づく。たとえば核磁気共鳴（NMR）技法は、撮像される対象内の原子（たとえば人体の組織内の原子）の核スピンの再整列または緩和に際して励起された原子の核から放出されるMR信号を検出することに関わる。検出されたMR信号は画像を生成するために処理されてもよく、それにより、医療用途のコンテキストでは、診断、治療および／または研究目的のために体内の内部構造および／または生物学的過程の調査ができる。
【０００３】
MRIは、他のモダリティの安全性懸念なしに（たとえば被験体に電離放射線、たとえばX線を受けさせたり体内に放射性物質を導入したりする必要なしに）比較的高い解像度およびコントラストをもつ非侵襲的な画像を生成できることから、生体撮像のために魅力的な撮像モダリティを提供する。さらに、MRIは、軟組織コントラストを提供するのに特に好適であり、これは、他の撮像モダリティでは満足のいく撮像ができない主題を撮像するために活用できる。さらに、MR技法は他のモダリティでは取得できない構造および／または生物学的過程についての情報を捕捉することができる。しかしながら、MRIにはいくつかの欠点がある。所与の撮像用途について、相対的に高い設備費用、限られた可用性および／または臨床MRIスキャナにアクセスし難いことおよび／または画像取得プロセスの長さがある。
【０００４】
臨床MRIにおける潮流は、スキャン時間、画像解像度および画像コントラストの一つまたは複数を改善するためにMRIスキャナの磁場強度を高めることであったが、それは費用を押し上げ続けている。大半の設置されているMRIスキャナは1.5または3テスラ（T）で動作する。これは主磁場B0の磁場強度をいう。臨床MRIスキャナについての大まかな推定費用はテスラ当たり約百万ドルである。これは、そのようなMRIスキャナを運用することに関わる実質的な運用、サービスおよびメンテナンス費用は考慮していない。
【０００５】
さらに、通常の高磁場MRIシステムは典型的には、その中で対象（たとえば患者）が撮像される強い一様な静磁場（B0）を生成するために大きな超伝導磁石および付随する電子回路系を必要とする。そのようなシステムのサイズは、典型的なMRI設備では磁石、電子回路系、熱管理システムおよび制御コンソール領域のために複数の部屋を含むかなりのものである。MRIシステムのサイズおよび費用は一般にその使用を、病院および学術研究センターのような、購入して維持する十分なスペースおよびリソースをもつ施設に限定する。高磁場MRIシステムの高いコストおよび実質的なスペース要件は、MRIスキャナの限られた可用性につながる。よって、MRIスキャンが有益なのに上記で論じた制限の一つまたは複数のために実際的でないまたは不可能である臨床状況がよくある。これについては下記でさらに述べる。
【発明の概要】
【課題を解決するための手段】
【０００６】
いくつかの実施形態は、磁気共鳴撮像システムの少なくとも一つの傾斜コイルを動作させるための電力を提供する装置に関する。本装置は、第一の極性の異なる電圧を供給するよう構成された複数の電力端子を含む。本装置は、パルス・シーケンスに従って磁場を生成するよう前記少なくとも一つの傾斜コイルに電流を提供するよう構成された線形増幅器をも含む。線形増幅器は、前記複数の電力端子の一つまたは複数によって電力を与えられるよう構成される。前記線形増幅器に電力を与える前記複数の電力端子の前記一つまたは複数は、異なる線形増幅器出力電圧を生成するために変更されることができる。
【０００７】
いくつかの実施形態は、磁気共鳴撮像システムの少なくとも一つの傾斜コイルを動作させるための電力を提供する装置であって、当該装置は、第一の極性の異なる電圧を供給するよう構成された複数の電力端子と、パルス・シーケンスに従って磁場を生成するよう前記少なくとも一つの傾斜コイルを駆動するために少なくとも一つの出力を提供するよう構成された線形増幅器とを有し、前記線形増幅器は、前記複数の電力端子の一つまたは複数によって電力を与えられるよう構成され、前記線形増幅器に電力を与える前記複数の電力端子の前記一つまたは複数は、少なくとも部分的には前記少なくとも一つの出力に基づいて選択される、装置を含む。
【０００８】
いくつかの実施形態は、パルス・シーケンスに従って磁場を生成するよう少なくとも一つの傾斜コイルに電流を提供するよう構成された線形増幅器を使って、磁気共鳴撮像システムの前記少なくとも一つの傾斜コイルに電力を提供する方法であって、前記線形増幅器は、第一の極性の異なる電圧を供給するよう構成された複数の電力端子の一つまたは複数によって電力を与えられるよう構成され、当該方法は、前記線形増幅器によって生成される出力電圧の大きさが閾値より下であるときには、前記少なくとも一つの傾斜コイルに電流を提供するために前記複数の電力端子の少なくとも第一の電力端子によって前記線形増幅器に電力を与え、前記線形増幅器によって生成される出力電圧の大きさが前記閾値より上であるときには、前記少なくとも一つの傾斜コイルに電流を提供するために前記複数の電力端子の少なくとも第二の電力端子によって前記線形増幅器に電力を与えることを含む、方法を含む。
【０００９】
いくつかの実施形態は、B0磁場を生成するよう構成されたB0磁石と、少なくとも一つの傾斜コイルと、前記少なくとも一つの傾斜コイルを動作させるための電力を提供するよう構成された少なくとも一つの電力コンポーネントとを有する磁気共鳴撮像システムであって、前記少なくとも一つの電力コンポーネントは、第一の極性の異なる電圧を供給するよう構成された複数の電力端子と、パルス・シーケンスに従って磁場を生成するよう前記少なくとも一つの傾斜コイルを駆動するために前記少なくとも一つの傾斜コイルに電流を提供するよう構成された線形増幅器とを有し、前記線形増幅器は、前記複数の電力端子の一つまたは複数によって電力を与えられるよう構成され、前記線形増幅器に電力を与える前記複数の電力端子の前記一つまたは複数は、異なる線形増幅器出力電圧を生じるために変更されることができる、磁気共鳴撮像システムを含む。
【００１０】
いくつかの実施形態は、B0磁場を生成するよう構成されたB0磁石と、少なくとも一つの傾斜コイルと、前記少なくとも一つの傾斜コイルを動作させるための電力を提供するよう構成された少なくとも一つの電力コンポーネントとを有する磁気共鳴撮像システムであって、前記少なくとも一つの電力コンポーネントは、第一の極性の異なる電圧を供給するよう構成された複数の電力端子と、パルス・シーケンスに従って磁場を生成するよう前記少なくとも一つの傾斜コイルに電流を提供するよう構成された線形増幅器とを有し、前記線形増幅器は、前記複数の電力端子の一つまたは複数によって電力を与えられるよう構成され、前記線形増幅器に電力を与える前記複数の電力端子の前記一つまたは複数は、少なくとも部分的には前記少なくとも一つの出力に基づいて選択される、磁気共鳴撮像システムを含む。
【００１１】
いくつかの実施形態は、磁気共鳴撮像システムの少なくとも一つの傾斜コイルを動作させるよう電力を供給するための装置であって、当該装置は、パルス・シーケンスに従って前記少なくとも一つの傾斜コイルを駆動する出力を生成するよう構成された線形増幅器と、前記線形増幅器に電力を与える可変電源電圧を生成するよう構成された少なくとも一つの電力変換器と、前記線形増幅器の出力に基づいて前記可変電源電圧を変えるよう前記少なくとも一つの電力変換器を制御するよう構成された少なくとも一つのコントローラとを有する、装置を含む。
【００１２】
いくつかの実施形態は、パルス・シーケンスに従って磁場を生成するよう少なくとも一つの傾斜コイルに電流を提供するよう構成された線形増幅器を使って、磁気共鳴撮像システムの前記少なくとも一つの傾斜コイルに電力を提供する方法であって、少なくとも一つの固定電力供給を、前記線形増幅器に電力を与えるための少なくとも一つの可変電源電圧に変換する段階と、前記線形増幅器の出力に基づいて前記可変電源電圧を変える段階と、前記パルス・シーケンスに従って前記少なくとも一つの傾斜コイルを駆動する出力を生成するよう前記線形増幅器を制御する段階とを含む、方法を含む。
【００１３】
いくつかの実施形態は、B0磁場を生成するよう構成されたB0磁石と、少なくとも一つの傾斜コイルと、前記少なくとも一つの傾斜コイルを動作させるための電力を提供するよう構成された少なくとも一つの電力コンポーネントとを有する磁気共鳴撮像システムであって、前記少なくとも一つの電力コンポーネントは、パルス・シーケンスに従って前記少なくとも一つの傾斜コイルを駆動する出力を生成するよう構成された線形増幅器と、前記線形増幅器に電力を与えるよう可変電源電圧を生成するよう構成された少なくとも一つの電力変換器と、前記線形増幅器の出力に基づいて前記可変電源電圧を変えるよう前記少なくとも一つの電力変換器を制御するよう構成されている少なくとも一つのコントローラとを有する、磁気共鳴撮像システムを含む。
【００１４】
いくつかの実施形態は、磁気共鳴撮像システムの少なくとも一つの傾斜コイルを駆動するための装置であって、当該装置は、前記磁気共鳴撮像システムのB0磁場強度に関連付けられたラーモア周波数より上の切り換え周波数で切り換えを行なうよう構成されたスイッチング電力変換器と、パルス・シーケンスに従って前記少なくとも一つの傾斜コイルを駆動するよう前記スイッチング電力変換器を制御するよう構成されたコントローラとを有する、装置を含む。
【００１５】
いくつかの実施形態は、本稿に記載される技法に従って磁気共鳴撮像システムの少なくとも一つの傾斜コイルを駆動するための装置を動作させる方法に関する。
【００１６】
いくつかの実施形態は、プロセッサによって実行されたときにそのような方法を実行する命令を記憶している少なくとも一つの非一時的なコンピュータ可読記憶媒体に関する。
【００１７】
上記の概要は例として与えられているのであって、限定することは意図されていない。
【図面の簡単な説明】
【００１８】
開示される技術のさまざまな側面および実施形態は以下の図面を参照して記述される。図面は必ずしも縮尺どおりではないことは理解しておくべきである。複数の図に現われる項目は現われるすべての図において同じ参照符号によって示される。
【図１】本稿に記載される技術のいくつかの実施形態に基づく、低磁場MRIシステムの例示的なコンポーネントのブロック図である。
【図２】本稿に記載される技術のいくつかの実施形態に基づく、磁場を生成するコイルを流れる電流を駆動するための駆動回路を示す図である。
【図３】Ａは、本稿に記載される技術のいくつかの実施形態に基づく、傾斜コイル電流波形の例を示す図である。Ｂは、本稿に記載される技術のいくつかの実施形態に基づく、Ａに示した傾斜コイル電流波形の上昇遷移の前、間および後の電流コマンド、傾斜コイル電流および傾斜コイル電圧についての波形を示す図である。
【図４Ａ】本稿に記載される技術のいくつかの実施形態に基づく、電流フィードバック・ループおよび電圧フィードバック・ループを有する電力コンポーネントの例を示す図である。
【図４Ｂ】本稿に記載される技術のいくつかの実施形態に基づく、電圧増幅器の例を示す図である。
【図５Ａ】本稿に記載される技術のいくつかの実施形態に基づく、出力電圧に依存して異なる供給端子によって電力を与えられることのできる出力段の例を示す図である。
【図５Ｂ】本稿に記載される技術のいくつかの実施形態に基づく、出力電圧に依存して異なる供給端子によって電力を与えられることのできる出力段の例を示す図である。
【図６】本稿に記載される技術のいくつかの実施形態に基づく、高電圧および低電圧の供給端子に接続された複数のトランジスタ回路を駆動するための複数の駆動回路を有する出力段の例を示す図である。
【図７】本稿に記載される技術のいくつかの実施形態に基づく、バイアス回路およびタイマー回路を含む駆動回路を示す図である。
【図８】本稿に記載される技術のいくつかの実施形態に基づく、図７の駆動回路の例示的な実装を示す図である。
【図９】いくつかの実施形態に基づく、タイミング回路を実装するための技法のもう一つの例を示す図である。
【図１０】いくつかの実施形態に基づく、RC回路およびトランジスタによって実現されるタイミング回路の例を示す図である。
【図１１】いくつかの実施形態に基づく、片側線形増幅器を含む出力段の例を示す図である。
【図１２】いくつかの実施形態に基づく、スイッチング電力変換器を含んでいてもよい電力コンポーネントの例を示す図である。
【図１３】いくつかの実施形態に基づく、可変電圧正供給端子および可変電圧負供給端子によって電力を与えられてもよい出力段の実施例を示す図である。
【図１４Ａ】可変低電圧供給端子をもつ図５Ａと同様の実施例である。
【図１４Ｂ】高電圧供給端子が電力変換器に電力を供給する電源端子と同じである実施例を示す図である。
【図１５】Ａ〜Ｃは、いくつかの実施形態に基づく、傾斜コイル電流波形、傾斜コイル電圧波形および電源端子電圧波形を示す図である。
【図１５Ｄ】いくつかの実施形態に基づく、傾斜コイル電流波形、傾斜コイル電圧波形および電源端子電圧波形を示す図である。
【図１６Ａ】可変低電圧供給端子をもつ図１１と同様の実施例である。
【図１６Ｂ】高電圧供給端子が電力変換器に電力を供給する電源端子と同じである実施例を示す図である。
【発明を実施するための形態】
【００１９】
MRIスキャナ市場は、特に医療または臨床MRI用途については、圧倒的に高磁場システムが優勢である。上記で論じたように、医療撮像における一般的な潮流は、ますます大きな磁場強度をもつMRIスキャナを生産することであり、臨床MRIスキャナの大半は1.5Tまたは3Tで動作する。研究場面では7Tおよび9Tといった、より高い磁場強度が使われる。本稿での用法では、「高磁場」とは一般に、臨床場面において現在使われているMRIシステムを指し、より具体的には、1.5T以上の主磁場（すなわちB0場）で動作するMRIシステムを指す。ただし、0.5Tから1.5Tまでの間で動作する臨床システムもしばしば「高磁場」と特徴付けられる。対照的に、「低磁場」は一般に約0.2T以下のB0場で動作するMRIシステムを指す。ただし、0.2Tから約0.3Tまでの間のB0場をもつシステムは時に低磁場と特徴付けられてきた。
【００２０】
低磁場MRIは高磁場MRIに対する相対的に低コストで高い可用性の代替を提供する、魅力的な撮像解決策を呈する。特に、低磁場MRIシステムは、高磁場MRIシステムがコスト、サイズおよび／または特別な施設の必要性のために展開不可能な、幅広い多様な臨床場面において展開可能な、自己完結したシステムとして実装できる。しかしながら、より低い磁場強度のため、低磁場MRIシステムは一般に、相対的に低い信号対雑音比をももつ。よって、低ノイズ・コンポーネントの設計が、低磁場MRIシステムの開発において有意な役割を演じることがありうる。
【００２１】
本稿に記載される技術的発展の諸側面は、MRIシステム、特に（それに限られないが）電源のノイズが特に問題となりうる低磁場MRIシステムの一つまたは複数の磁気コイルに相対的に低ノイズかつ効率的な電力を提供する必要性を発明者が認識したことに由来する。これに関し、発明者は、比較的低ノイズの動作のために好適な磁気コイルを駆動する電力コンポーネントを開発した。さらに、発明者は、通常の電源がしばしば単一の比較的高電圧の電力端子によって、そのような電圧が対応するコンポーネントを動作させるために必要でない期間の間に、電力を与えられており、この点でそのような解決策は比較的非効率的であることを認識した。発明者は、いくつかの実施形態によれば、所望される組み合わせで増幅器に電力を与えるようスイッチングにより入れられることのできる複数の電力端子を提供することによって、大幅に改善された効率をもつ電力コンポーネントを開発した。このようにして、増幅器が実質的に必要とされるより多くの電力を引き出している期間が短縮されうる。
【００２２】
手短かに言うと、MRIは撮像されるべき被験体（たとえば患者の全体または一部）を静的で均質な磁場B0の中に配置し、被験体の原子の正味の磁化（しばしば正味の磁化ベクトルによって表現される）をB0場の方向に揃えることに関わる。次いで、一つまたは複数の送信コイルが使われて、磁場B0における原子の原子スピンの歳差のレートに関係した周波数をもつパルス磁場B1を生成し、それにより原子の正味磁化がB0場の方向に対して横方向の成分を発達させる。B1場がオフにされた後、正味磁化ベクトルの横成分が歳差運動し、その大きさが時間とともに減衰し、しまいには正味磁化はB0場の方向と再び整列する。この過程がMR信号を生じさせ、それがたとえばMRIシステムの一つまたは複数の受信コイルに誘起される電圧によって検出できる。
【００２３】
さらに、MRIは被験体内の特定の空間位置から発するMR信号が特定できるよう、傾斜コイルを使って主磁場B0において勾配を誘起することに関わる（すなわち、傾斜コイルは検出されるMR信号を空間エンコードするために使われる）。MR画像は、部分的には、「パルス・シーケンス」と称される特定のシーケンスにおいて送信コイル（単数または複数）および／または傾斜コイルをパルス励振し、パルス・シーケンスによって誘起されたMR信号を受信コイル（単数または複数）を使って感知することによって形成される。次いで、検出されたMR信号は画像を形成するために処理されてもよい（たとえば「再構成される」）。パルス・シーケンスは一般に、被験体の磁化を用意し、結果として生じるMRデータを収集するために送信／受信コイルおよび傾斜コイルが動作する順序およびタイミングを記述する。たとえば、パルス・シーケンスは、送信パルス、傾斜パルスおよび受信コイルがMRデータを収集する取得時間の順序を示してもよい。
【００２４】
MRIのためのパルス・シーケンスを生成するために、規定されたパルス・シーケンスに従って磁場を生成するよう磁気系コンポーネントを駆動するよう電力コンポーネントが一般に設けられる。低磁場コンテキストでは、通常の高磁場の場合の電力解決策が低磁場MRIのために望ましくないおよび／または不適であるものとなるいくつかの事情がある。たとえば、通常の高磁場電力コンポーネントのコストは、高磁場MRI設備の総コストに比べて相対的に取るに足りないことを考えられれば受け入れられるかもしれないが、このコストは、低コスト代替として設計される低磁場MRIシステムのコンテキストでは受け入れられないほど高いことがありうる。このように、高磁場MRIのために通常使われる電力コンポーネントのコストは不相応に高いことがあり、よっていくつかの、より低コストの低磁場MRIシステムのためには満足いくものでないことがある。
【００２５】
さらに、低磁場MRIにおける課題は、相対的に低い信号対雑音比である。特に、MR信号の信号対雑音比は主磁場B0の強さに関係しており、臨床システムを高磁場領域で動作するよう駆り立てる要因の一つである。よって、MR信号強度は低磁場コンテキストでは、低い磁場強度のため、比較的弱い。よって、システム中に何らかの追加的なノイズがあればそれが画質に対して相対的に有意な影響をもつことがありうる。これに関し、発明者は、高磁場MRIシステムのコイルを駆動するための通常の電力コンポーネントは低磁場MRIシステムについては不適でありうることを認識するに至った。十分低いノイズでコイルを駆動するよう設計されていないからである。そのような電力コンポーネントによって注入されるノイズは高磁場MRIシステムの高SNR領域では受け入れ可能であってもよいが、そのようなコンポーネントは一般に、低磁場MRIシステムにおいて受け入れ可能な画質を与えるのに十分低いレベルのノイズを提供しない。たとえば、通常の電力コンポーネントは、低磁場コンテキストにおいて使うための出力における満足できない変動（たとえばリプル）を示し、低磁場MRIシステムの傾斜コイル・システムに相対的に有意なノイズを注入することがある。
【００２６】
発明者は、低磁場MRIシステムの一つまたは複数の磁気系コンポーネント（たとえばコイル）を駆動するのに好適な低ノイズ電力コンポーネント（単数または複数）を開発し、いくつかの実施形態によれば、相対的に高効率の線形増幅器設計を使って実装される相対的に低ノイズの電力コンポーネントを開発した。そのいくつかは下記でより詳細に述べる。本稿に記載される低ノイズ電力コンポーネントは低磁場MRIに好適であるが、低磁場MRIシステムとともに使うことに限定されるものではなく、いかなる好適なMRIシステムとともに使われてもよい。
【００２７】
本稿に記載される実施形態は数多くの仕方のいずれで実装されてもよいことは理解しておくべきである。個別的な実装の例が単に例解目的のために下記で与えられる。与えられる実施形態および特徴／機能は個別に、みな一緒に、あるいは二つ以上の任意の組み合わせにおいて使用されてもよいことは理解しておくべきである。本稿に記載される技術の諸側面はこの点で限定されない。
【００２８】
図１は、MRIシステム１００（たとえば低磁場MRIシステム）の例示的なコンポーネントのブロック図である。図１のこの例解用の例では、MRIシステム１００は、コンピューティング装置１０４、コントローラ１０６、パルス・シーケンス記憶部１０８、電力管理システム１１０および磁気系コンポーネント１２０を有する。システム１００が例示的であり、MRIシステムは、図１に示したコンポーネントに加えて、またはその代わりに、任意の好適な型の一つまたは複数の他のコンポーネントを有していてもよいことは理解しておくべきである。
【００２９】
図１に示されるように、磁気系コンポーネント１２０はB0磁石１２２、シム・コイル１２４、RF送信および受信コイル１２６および傾斜コイル１２８を有する。磁石１２２は、主磁場B0を生成するために使用されうる。磁石１２２は、所望される主磁場B0を生成できる磁気系コンポーネントのいかなる好適な型または組み合わせであってもよい（たとえば、電磁石、プリントされた磁気系、永久磁石などの任意のものまたは組み合わせ）。このように、本稿ではB0磁石とは、B0場を生成するよう構成された任意の型の磁気系コンポーネントの任意の一つまたは組み合わせをいう。いくつかの実施形態によれば、B0磁石１２２は、約20mT以上かつ約50mT以下、約50mT以上かつ約0.1T以下、約0.1T以上かつ約0.2T以下、約0.2T以上かつ約0.3T以下、約0.3T以上かつ約0.5T以下などのB0場を生成するまたはそれに寄与するのでもよい。シム・コイル１２４は、磁石１２２によって生成されるB0場の均一性を改善するための磁場（単数または複数）を寄与するために使われてもよい。
【００３０】
傾斜コイル１２８は、傾斜場を提供するよう構成されてもよく、たとえば、三つの実質的に直交する方向（X,Y,Z）におけるB0場内の勾配を生成するよう構成されてもよい。傾斜コイル１２８は、受信されるMR信号の空間位置を周波数または位相の関数としてエンコードするためにB0場（磁石１２２および／またはシム・コイル１２４によって生成されるB0場）を系統的に変化させることによって、放出されるMR信号をエンコードするよう構成されてもよい。たとえば、傾斜コイル１２８は、周波数または位相を特定の方向に沿った空間位置の線形関数として変化させるよう構成されてもよい。ただし、非線形傾斜コイルを使って、より複雑な信号エンコード・プロファイルが提供されてもよい。たとえば、第一の傾斜コイルが第一（X）の方向におけるB0場を選択的に変化させてその方向の周波数エンコードを実行するよう構成されてもよく、第二の傾斜コイルが第一の方向と実質的に直交する第二（Y）の方向におけるB0場を選択的に変化させて位相エンコードを実行するよう構成されてもよく、第三の傾斜コイルが第一および第二の方向に実質的に直交する第三（Z）の方向におけるB0場を選択的に変化させて体積撮像用途のためのスライス選択を可能にするよう構成されてもよい。
【００３１】
上記で論じたように、MRIは、それぞれ送信および受信コイル（しばしば高周波（RF）コイルと称される）を使って励起し、放出されるMR信号を検出することによって実行される。送受信コイルは、送信および受信のための別個のコイル、送信および／または受信のための複数のコイル、あるいは送信および受信のための同じコイルを含んでいてもよい。MRIシステムの送信および受信磁気系コンポーネントについてのさまざまな構成を一般的に指すために、送受信コイルはしばしばTx/RxまたはTx/Rxコイルとも称される。これらの用語は本稿では交換可能に使われる。図１では、RF送信および受信コイル１２６は、振動磁場B1を誘起するためのRFパルスを生成するために使われうる一つまたは複数の送信コイルを有する。該送信コイルは、いかなる好適な型のRFパルスを生成するよう構成されてもよい。たとえば、送信コイルは、2015年11月11日に出願された「低磁場磁気共鳴のためのパルス・シーケンス」という名称の米国特許出願第14/938,430号（'430出願）に記載されるパルス・シーケンスの任意のものを生成するよう構成されてもよい。
【００３２】
磁気系コンポーネント１２０のそれぞれは、いかなる好適な仕方で構築されてもよい。たとえば、いくつかの実施形態では、磁気系コンポーネント１２０の一つまたは複数（たとえば全部）は、2015年9月4日に出願された、「低磁場磁気共鳴撮像の方法および装置」という名称の米国特許出願第14/845,652号（'652出願）において記載されている技法を使って製作、構築または製造されてもよい。しかしながら、本稿に記載される技法はこの点で限定されるものではなく、任意の好適な技法が磁気系コンポーネント１２０を提供するために使用されうる。
【００３３】
電力管理システム１１０は、低磁場MRIシステム１００の一つまたは複数のコンポーネントに動作電力を提供するための電子回路を含む。たとえば、下記でより詳細に論じるように、電力管理システム１１０は一つまたは複数の電源、傾斜電力コンポーネント、送信コイル・コンポーネントおよび／または低磁場MRIシステム１００のコンポーネントにエネルギーを与え動作させるために好適な動作電力を提供するために必要とされる他の任意の好適な電力電子系統を含みうる。
【００３４】
図１に示されるように、電力管理システム１１０は、電源１１２、電力コンポーネント（単数または複数）１１４、送受切り換えスイッチ１１６および熱管理コンポーネント１１８を有する。電源１１２は、MRIシステム１００の磁気系コンポーネント１２０に動作電力を提供するための電子回路を含む。たとえば、電源１１２は一つまたは複数のB0コイル（たとえばB0磁石１２２）に、低磁場MRIシステムのための主磁場を生成するよう動作電力を提供するための電子回路を含んでいてもよい。いくつかの実施形態では、電源１１２は単極の（unipolar）連続波（CW）電源であるが、いかなる好適な電源が使われてもよい。送受切り換えスイッチ１１６は、RF送信コイルまたはRF受信コイルのどちらが動作させられるかを選択するために使われてもよい。
【００３５】
電力コンポーネント（単数または複数）１１４は、一つまたは複数のRF受信コイル（たとえばコイル１２６）によって検出されるMR信号を増幅する一つまたは複数のRF受信（Rx）前置増幅器、一つまたは複数のRF送信コイル（たとえばコイル１２６）に電力を提供するよう構成された一つまたは複数のRF送信（Tx）電力コンポーネント、一つまたは複数の傾斜コイル（たとえば傾斜コイル１２８）に電力を提供するよう構成された一つまたは複数の傾斜電力コンポーネントおよび一つまたは複数のシム・コイル（たとえばシム・コイル１２４）に電力を提供するよう構成された一つまたは複数のシム電力コンポーネントを含んでいてもよい。
【００３６】
熱管理コンポーネント１１８は、低磁場MRIシステム１００のコンポーネントについての冷却を提供する。これは、低磁場MRIシステム１００の一つまたは複数のコンポーネントによって生成される熱エネルギーをそれらのコンポーネントから去らせる伝達を容易にすることによって行なってもよい。熱管理コンポーネント１１８は、限定なしに、B0コイル、傾斜コイル、シム・コイルおよび／または送受信コイルを含むがそれに限定されない、熱を生成するMRIコンポーネントに統合されるまたは近接して配置されるのでもよい、水冷式または空冷式の冷却を実行するためのコンポーネントを含んでいてもよい。熱管理コンポーネント１１８は、低磁場MRIシステム１００のコンポーネントから去るよう熱を伝達するために、空気および液体冷却材（たとえば水）を含むがそれに限定されないいかなる好適な熱伝達媒体を含んでいてもよい。
【００３７】
図１に示されるように、MRIシステム１００は、電力管理システム１１０に命令を送り、これから情報を受け取る制御電子回路を有するコントローラ１０６（コンソールとも称される）を含んでいる。コントローラ１０６は一つまたは複数のパルス・シーケンスを実装するよう構成されてもよい。パルス・シーケンスは、磁気系コンポーネント１２０を所望されるシーケンスで動作させるために電力管理システム１１０に送られる命令を決定するために使われる。たとえば、MRIシステム１００が低磁場で動作する実施形態については、コントローラ１０６は、ゼロ・エコー時間（LF-ZTE:  low-field  zero  echo  time）パルス・シーケンス、均衡定常状態自由歳差（bSSFP:  balanced  steady-state  free  precession）パルス・シーケンス、グラジエントエコー・パルス・シーケンス、スピンエコー・パルス・シーケンス、反転回復パルス・シーケンス、動脈スピン標識付け、拡散強調撮像（DWI）および／または低磁場コンテキストでの動作のために規定される他の任意のパルス・シーケンスに従って磁気系コンポーネント１２０を動作させるよう電力管理システム１１０を制御するよう構成されてもよい。低磁場MRIのためのパルス・シーケンスは、T1強調およびT2強調撮像、拡散強調撮像、動脈スピン標識付け（灌流画像化）、オーヴァーハウザー撮像などといった種々のコントラスト型について適用されうる。しかしながら、いかなるパルス・シーケンスが使われてもよく、諸側面はこの点で限定されない。コントローラ１０６は、ハードウェア、ソフトウェアまたはハードウェアとソフトウェアの任意の好適な組み合わせとして実装されうる。本稿で与えられる開示の諸側面はこれに関して限定されない。
【００３８】
いくつかの実施形態では、コントローラ１０６は、一つまたは複数のパルス・シーケンスのそれぞれについての情報を記憶しているパルス・シーケンス貯蔵部１０８からパルス・シーケンスについての情報を得ることによって、パルス・シーケンスを実装するよう構成されてもよい。特定のパルス・シーケンスについてパルス・シーケンス貯蔵部１０８に記憶されている情報は、コントローラ１０６がその特定のパルス・シーケンスを実装できるようにするいかなる好適な情報であってもよい。たとえば、パルス・シーケンスについてパルス・シーケンス貯蔵部１０８に記憶されている情報は、そのパルス・シーケンスに従って磁気系コンポーネント１２０を動作させるための一つまたは複数のパラメータ（たとえば、RF送信および受信コイル１２６を動作させるためのパラメータ、傾斜コイル１２８を動作させるためのパラメータなど）、そのパルス・シーケンスに従って電力管理システム１１０を動作させるための一つまたは複数のパラメータ、コントローラ１０６によって実行されたときにコントローラ１０６がシステム１００を制御してそのパルス・シーケンスに従って動作するようにする命令を含む一つまたは複数のプログラムおよび／または他の任意の好適な情報を含んでいてもよい。パルス・シーケンス貯蔵部１０８に記憶されている情報は、一つまたは複数の非一時的な記憶媒体に記憶されていてもよい。
【００３９】
図１に示されるように、コントローラ１０６は、受信されたMRデータを処理するようプログラムされたコンピューティング装置１０４とも対話する。たとえば、コンピューティング装置１０４は、任意の好適な画像再構成プロセスを使って、受信されたMRデータを処理して一つまたは複数のMR画像を生成してもよい。コントローラ１０６は、一つまたは複数のパルス・シーケンスについての情報を、コンピューティング装置によるデータの該処理のために、コンピューティング装置１０４に提供してもよい。たとえば、コントローラ１０６は、一つまたは複数のパルス・シーケンスについての情報をコンピューティング装置１０４に提供してもよく、コンピューティング装置は少なくとも部分的には該提供された情報に基づいて画像再構成プロセスを実行してもよい。
【００４０】
コンピューティング装置１０４は、収集されたMRデータを処理して、撮像される被験体の一つまたは複数の画像を生成しうるいかなる電子装置であってもよい。いくつかの実施形態では、コンピューティング装置１０４は、固定電子装置、たとえばデスクトップ・コンピュータ、サーバー、ラックマウント・コンピュータ、ワークステーションまたは他の任意の好適な固定電子装置であってMRデータを処理して撮像される被験体の一つまたは複数の画像を生成するよう構成されうるものであってもよい。あるいはまた、コンピューティング装置１０４は、ポータブル装置、たとえばスマートフォン、携帯情報端末、ラップトップ・コンピュータ、タブレット・コンピュータまたはMRデータを処理して撮像される被験体の一つまたは複数の画像を生成するよう構成されうる他の任意のポータブル装置であってもよい。いくつかの実施形態では、コンピューティング装置１０４はいかなる好適な型の複数のコンピューティング装置を有していてもよい。本稿で与えられる開示の諸側面はこれに関して限定されない。低磁場MRシステム１００の諸側面を制御する（たとえば特定のパルス・シーケンスに従って動作するようシステム１００をプログラムする、システム１００の一つまたは複数のパラメータを調整するなど）および／または低磁場MRIシステム１００によって得られた画像を見るために、ユーザー１０２がコンピューティング装置１０４と対話してもよい。
【００４１】
上記で論じたように、発明者は、高磁場MRIシステムのコイルを駆動するための通常の電力コンポーネントは一般に、低ノイズでコイルを駆動するようには設計されていないので、低磁場MRIシステムのためには不適であることを認識した。そのような電力コンポーネントによって注入されるノイズは、高いSNRをもつ高磁場MRIシステムでは受け入れ可能であることがあるが、そのような電力コンポーネントは、低磁場MRIシステムにおいて受け入れ可能な画質を提供するのに十分低いノイズ・レベルを提供しない。低磁場MRIの低いSNRは、低磁場MRIシステムの一つまたは複数のコイルを駆動するための低ノイズ電力コンポーネントの必要性を増す。低ノイズ電力コンポーネントの設計は、低磁場MRIシステムのSNRを改善できる。
【００４２】
いくつかの高磁場MRIシステムは、コイルを流れる電流を駆動するためにスイッチング電力変換器を有する電力コンポーネントを使う。スイッチング電力変換器は高い効率を提供することができるが、発明者は、通常のスイッチング変換器は、パルス・シーケンスの送信およびパルス・シーケンスに応答して放出されるMR信号の検出に影響することのできる範囲（たとえば数十または数百kHzの範囲）の周波数で切り換えを行なうため、システムにかなりの量のスイッチング・ノイズを導入することがあることを認識し、理解した。たとえば、通常のスイッチングされる電力変換器の切り換え周波数および／またはその高調波は、送信および／または受信コイルが共鳴するよう同調されている周波数と重なることがあり、よって、低磁場MRIシステムの送信／受信チャネルにノイズを加えることがある。そのような電力変換器によって注入されるノイズは高磁場MRIシステムでは有意でないかもしれないが、注入されるノイズのレベルは低磁場MRIシステムにおいては受け入れ不可能であることがあり、画質を劣化させることがある。さらに、高磁場MRIにおける送信／受信周波数における差は、典型的にはスイッチング・ノイズがより簡単にフィルタ除去されることを許容する。スイッチング・ノイズが典型的には送信／受信周波数に対して帯域外となるからである（スイッチング周波数および／または高調波はB1周波数（送信周波数）よりずっと低く、よってずっと簡単にフィルタ除去される）。
【００４３】
スイッチング電力変換器を使うことに対する代替は、線形増幅器を使うことである。完全にオンと完全にオフの状態の間でそのトランジスタを切り換えるスイッチング電力変換器と異なり、線形増幅器はそのトランジスタを連続範囲にわたって動作させて、増幅された出力を生成する。線形増幅器では、制御信号が一つまたは複数のトランジスタの制御端子（たとえばゲートまたはベース）に与えられてもよく、トランジスタ（単数または複数）を流れる電流が制御信号の大きさに基づいて制御される。線形増幅器はその出力を、スイッチング周波数でトランジスタのオン、オフを切り換えるのではなく、トランジスタの電流をある連続範囲にわたって変化させることによって生成するので、スイッチング・ノイズの注入が回避できる。
【００４４】
しかしながら、発明者は、たとえば傾斜コイルのようなMRIシステムのコイルに、幅広い範囲の出力電流および／または電圧が提供される必要があることがあると認識した。よって、正の出力電圧を提供するために単一の正電圧端子を使い、負の出力電圧を提供するために単一の負電圧端子を使う結果、非効率的な電力コンポーネントとなる。特に、線形増幅器は、比較的小さな大きさの出力電圧を生成するときにかなりの電力を散逸することがある。たとえば、線形増幅器の出力における比較的低電圧および高電流を提供することは、供給電圧端子と増幅器の出力端子との間で増幅器のトランジスタ（単数または複数）をまたいだ大きな電圧降下を要求することがある。よって、そのような線形増幅器は、低出力電圧を生成するよう動作させられるときには非効率的であることがあり、結果として、かなりの電力を消費し、かなりの熱散逸を生じることがある。システムを冷却するために冷却システムが使われてもよいが、増幅器回路のためにかなりの冷却機能を設けることはいくつかのMRIシステム、たとえば比較的小型、軽量および／または低コストであるよう設計される低磁場MRIシステムについては、受け入れ可能ではないことがある。
【００４５】
発明者は、線形増幅器を利用する電力コンポーネントの効率が、増幅器によって生成される出力電圧に基づいて異なる供給電圧（たとえば異なる固定電圧の複数の供給レール）から増幅器に電力を与えることによって改善されうることを認識した。増幅器を異なる供給電圧に接続する機能を設けることによって、増幅器の出力電圧により近い適切な供給電圧が選択されることができ、このことは増幅器のトランジスタにまたがる電圧降下を減らすことができる。よって、増幅器の効率を増すことができ、増幅器を冷却するための要件が著しく軽減できる、あるいはなくせる。そのような増幅器は、上記のように効率的な低ノイズ電力コンポーネントから裨益できる低磁場MRIシステムでは特に有利でありうる。
【００４６】
図２は、いくつかの実施形態に基づく、所望されるパルス・シーケンスに従って磁場を生成するようMRIシステムのコイル２０２を流れる電流を駆動するための駆動回路を示している。電力コンポーネント１１４は、コントローラ１０６からの制御信号に基づいてコイル２０２を流れる電流を駆動する。コントローラ１０６は、コントローラ１０６によって実装される（または一つまたは複数の他のコントローラによって提供される）パルス・シーケンスに基づいて電力コンポーネント１１４を駆動するよう制御信号を生成してもよい。いくつかの実施形態では、コイル２０２は傾斜コイル１２８であってもよい。しかしながら、本稿に記載される技法はこの点で限定されない。コイル２０２は磁石１２２のコイル、シム・コイル１２４またはRF送信および／または受信コイル１２６でありうる。
【００４７】
傾斜コイルに電力を与えるよう構成された電力コンポーネントは、典型的には比較的高い電力を提供し、典型的には、所望されるパルス・シーケンスを忠実に送達できるよう、傾斜コイルに提供される電流に対する精密な制御を提供する必要がある。指令された電流を傾斜コイルに送達することにおける不正確さは、送達される傾斜パルス・シーケンスと意図される（そして期待される）パルス・シーケンスとの間の差に起因する信号対雑音比の低下につながる。傾斜コイルを駆動するよう構成された電力コンポーネントは、所望されるパルス・シーケンスによって要求される電流波形を忠実に生成するよう、指令された電流を傾斜コイルに送達することにおいて応答がよいべきでもある。それには指令された電流レベルの間で迅速に遷移することも含まれる。よって、発明者は、所望されるパルス・シーケンスを忠実に再現するために一つまたは複数の傾斜コイルに比較的低いノイズおよび比較的高い効率をもって電流を正確かつ精密に提供するよう制御されることのできる電力コンポーネントを開発した。そのいくつかの実施形態を下記でより詳細に論じる。
【００４８】
いくつかの実施形態では、電力コンポーネント１１４は、コイル２０２を通じて所望される電流を駆動する「電流モード」電力コンポーネントであってもよい。所望される電流は、コントローラ１０６からの電流コマンドに応答して電力コンポーネント１１４によって生成されてもよい。これに関し、電力コンポーネント１１４は、電流コマンド（これはコイル２０２に提供されるべき電流を示す電圧レベルとしてコントローラによって提供されてもよい）によって制御される電流源として動作してもよい。コントローラ１０６は、電力コンポーネント１１４が選択されたパルス・シーケンスに従って変化する電流値を生成するよう電流コマンドを変化させてもよい。たとえば、コントローラ１０６は、複数の傾斜パルスを含むパルス・シーケンスに従って一つまたは複数の傾斜コイルを駆動するよう電力コンポーネントに指令〔コマンド〕してもよい。各傾斜パルスについて、電力コンポーネントは、傾斜パルスの上昇端において対応する傾斜コイルに与えられる電流を傾斜状に上昇させ、傾斜パルスの下降端において該傾斜コイルに与えられる電流を傾斜状に低下させる必要があることがある。複数のそのような傾斜パルスを与えるよう傾斜コイルを駆動するよう構成された電力コンポーネントの例示的な動作は下記でさらに詳細に記載される。
【００４９】
図３のＡは、いくつかの実施形態に基づく、傾斜コイル電流波形の例を示している。この例では、傾斜コイル電流は、傾斜パルスの上昇端において0Aから＋20Aまで0.2msの時間期間内に急速に傾斜状に上昇し、ある時間期間にわたって＋20Aに留まり、次いで傾斜パルスの下降端において−20Aまで急速に傾斜状に低下し、ある時間期間にわたって−20Aに留まる。傾斜パルスを生成するための上記の例示的な電流は例解のために与えられているのであって、異なるパルス・シーケンスは異なる電流および／または電圧要件をもつ異なる傾斜パルスを含んでいてもよいことは理解しておくべきである。コントローラ１０６および電力コンポーネント１１４は、いかなる好適なパルス・シーケンスに従って一つまたは複数の傾斜コイルを駆動するよう構成されることもできる。
【００５０】
図３のＢは、図３のＡに示した傾斜コイルの上昇端の前、間および後の、電流コマンド、傾斜コイル電流および傾斜コイル電圧についての波形を示している。傾斜コイル電流は傾斜コイルを流れる電流である。傾斜コイル電圧は傾斜コイルにまたがる電圧である。電流コマンドは、電力コンポーネント１１４によって傾斜コイルを通じて駆動される電流の量を表わす信号である。時刻0msにおける電流コマンドに応答して、傾斜コイルを流れる電流は＋20Aの指令された電流に向けて上昇し始める。傾斜コイルは誘導負荷なので、傾斜コイルを流れる電流を急速に増すためには、比較的大きな電圧が傾斜コイルに提供される必要がある。傾斜コイルを流れる電流の急速な上昇を提供することは、MRI用途において望ましい。傾斜コイル電流値の間の高速な遷移を提供することは収集時間を短縮でき、ある種のパルス・シーケンスを実装するために必要とされることもあるからである。図３のＡおよびＢに示された例示的な電圧および電流から理解されるはずであるが、電力コンポーネント１１４は、比較的高い電力をもって傾斜コイルを駆動する機能を有していてもよい。
【００５１】
例として、傾斜コイルは200μHのインダクタンスおよび100mΩの抵抗をもっていてもよい。傾斜コイルを流れる電流の変化率はそのインダクタンスに比例するので、傾斜コイルの電流を100A/msのレートで増すためには、100Vの電圧が傾斜コイルに与えられる必要がある。しかしながら、ひとたび傾斜コイルの電流が20Aで水平になったら、電圧要件は実質的に低下する。この時点で、電流はもはや変化しないので、必要とされる電圧は傾斜コイルの抵抗に依存する。傾斜コイルの抵抗が100mΩであるので、電流を20Aで定常に維持するために傾斜コイルに提供される必要のある電圧は2Vである。これは、電流値と電流値の間の遷移の際に必要とされる電圧（100V）より著しく低い。しかしながら、電流、電圧、インダクタンスおよび抵抗のこれらの値は単に例として与えられているのであって、いかなる好適な傾斜コイル設計が使われてもよく、それらはインダクタンスおよび／または抵抗の異なる値をもつことがある。さらに、電流、電圧、遷移タイミングなどの他の好適な値が、所与のパルス・シーケンスを実装するために使われるおよび／または必要とされることがありうる。
【００５２】
傾斜コイルの抵抗は比較的低いので（たとえば500mΩ未満）、いくつかの実施形態では、電力コンポーネント１１４は、指令された電流を効率的に供給するために、比較的低い出力インピーダンスをもつ。たとえば、いくつかの実施形態によれば、電力コンポーネント１１４は、一つまたは複数の傾斜コイルに電力を与える（たとえば前記一つまたは複数の傾斜コイルに所望されるパルス・シーケンスに従って電流を与える）よう構成された線形増幅器を有する。低い出力インピーダンスをもつ線形増幅器を実装するために、低い等価直列抵抗をもつ好適なサイズの諸トランジスタが使われてもよく、および／または集団的に低抵抗を生じるためにいくつかのトランジスタが並列に接続されてもよい。比較的低い抵抗をもつよう相互接続が設計されてもよい。線形増幅器の出力インピーダンスはたとえば、いくつかの実施形態では、傾斜コイルのインピーダンスの二倍未満であってもよい。いくつかの実施形態では、線形増幅器のトランジスタにまたがる電圧降下は、動作においては、5V未満、2V未満または1V未満（かつ0Vより大きい）など、比較的低くてもよい。比較的低い出力インピーダンスをもつ増幅器を使うことは、実質的なDC電流をもつことがある傾斜コイルを流れる電流を駆動するために特に有用であってもよい。低い出力インピーダンスは、増幅器の効率を改善し、加熱を制限することができる。例示的な線形増幅器実装の詳細は書きでより詳細に論じる。
【００５３】
図４Ａは、いくつかの実施形態に基づく、電流フィードバック・ループおよび電圧フィードバック・ループをもつ電力コンポーネント１１４の例を示している。電力コンポーネント１１４は、所望されるパルス・シーケンスに従って一つまたは複数の傾斜コイルを駆動するために必要とされる電流を提供するよう構成される。よって、電力コンポーネント１１４は、所望される傾斜磁場を忠実に生成するよう前記一つまたは複数の傾斜コイルを駆動するために必要とされる指令される電流波形を提供するよう精密に制御されることができる、低ノイズ電流源であるよう設計される。電力コンポーネント１１４は、その非反転入力端子においてコントローラ１０６からの電流コマンドを、その反転入力端子において電流センサー４０１からの電流フィードバック信号FBを受け取る比較器３０１を含んでいる。電流コマンドは、指令される電流を表わす電圧値であってもよい。電流フィードバック信号FBは、測定された電流を表わす電圧値であってもよい。いくつかの実施形態では、正確なフィードバック信号FBを提供するために、高品質電流センサーが使われてもよい。これは傾斜コイル電流パルスの正確さを改善できる。
【００５４】
比較器３０１は、電流コマンドと電流フィードバック信号FBとの間の差を表わす誤差信号E（たとえば電圧）を生成する。増幅器回路３０２は誤差信号を増幅して増幅された誤差信号を生成し、それが出力段３０３に提供される。出力段３０３は、増幅された誤差信号に基づいてコイル２０２を駆動する。コイル２０２を流れる電流は電流センサー４０１によって測定され、上記で論じたようにフィードバック信号FBが比較器３０１にフィードバックされる。それにより、電流フィードバック・ループはコイル２０２を流れる電流を、コントローラ１０６によって指令される電流に等しくする。これに関し、電力コンポーネント１１４は、電圧制御された電流源として動作してもよい。いくつかの実施形態によれば、傾斜コイルに与えられる電流出力がコントローラ１０６によって指令される電流を正確に追跡することを保証するために、高い正確さ、高い精度の電流センサー４０１が使われる。結果として、傾斜コイルに電力を与えるために提供される電流は、現実的に可能な限り指令される電流に近く保持されることができる。電力コンポーネント１１４は、出力段３０３の出力電圧を電圧増幅器回路３０２の入力に提供する電圧フィードバック・ループをももつ。
【００５５】
図４Ｂに示されるように、電圧増幅器回路３０２は、その非反転入力において誤差信号Eを、その反転入力において電圧フィードバック信号V_FBを受領する演算増幅器OAを含んでいてもよい。電圧フィードバック信号は、抵抗性の電圧分割器（たとえば抵抗器R1およびR2を含む）を通じて演算増幅器の反転入力に提供されてもよい。それにより、演算増幅器は、電圧分割器における抵抗値の比に基づいて入力電圧を増幅する。電圧増幅器のためにいかなる好適な電圧利得が使われてもよい。たとえば5〜15の利得である。いくつかの実施形態では、出力段の電圧利得は1であってもよい。
【００５６】
図４Ａに示されるように、いくつかの実施形態では、コントローラ１０６は、出力段３０３にコマンドを与えてもよい。コントローラ１０６は出力段３０３に、パルス・シーケンスの対応する部分を実行するために必要とされる電流を供給するために好適な電源電圧を生成するよう指令〔コマンド〕してもよい。一例として、該コマンドは、出力段の電力変換器に、傾斜コイル電流パルスに先立って電源電圧の大きさを傾斜状に上昇させ始めさせてもよい。そのようなコマンドは、図１５Ｄを参照して下記でより詳細に論じる。
【００５７】
いくつかの実施形態では、出力段３０３は、異なる電圧での複数の電源端子によって選択的に電力を与えられるよう構成される。出力段３０３に電力を与えるよう選択される電源端子は、電圧増幅器によって生成される出力電圧に依存して選ばれてもよい。たとえば、電力コンポーネントが比較的高い（正の）出力電圧を生成するよう指令されるときは、電力コンポーネントは比較的高い（正の）電圧供給端子から電力を与えられてもよく、電力コンポーネントが比較的低い（正の）出力電圧を生成するよう指令されるときは、電力コンポーネントは比較的低い（正の）電圧供給端子から電力を与えられる。よって、比較的低い出力電圧が生成されるときに電力コンポーネントのトランジスタにまたがる電圧降下を低減することによって、電力コンポーネントの効率が改善できる。任意の数の供給端子および電圧レベルが使われてもよいことは理解しておくべきである。諸側面はこの点で限定されない。たとえば、高、中、低の電圧供給端子（正および負両方）が使われてもよく、特定の設計および／または実装のために好適なよりも多数が使われてもよい。
【００５８】
図５Ａは、磁気共鳴撮像システムの一つまたは複数の傾斜コイルに電力を与えるために好適な出力Vout、Ioutをもつ出力段３０３Ａの例を示している。一つまたは複数の傾斜コイルに電力を与える電力効率を改善するために、出力段３０３Ａが、出力電圧Voutに依存して異なる供給端子によって電力を与えられることができる。たとえば、出力段３０３Ａは、第一の極性の複数の供給端子（たとえば、複数の異なる正電圧）および／または第二の極性の複数の供給端子（たとえば、複数の異なる負電圧）によって電力を与えられることができる。低ノイズ動作を容易にするために、いくつかの実施形態によれば、出力段３０３Ａは線形増幅器３０４を含んでいてもよい。何らかの実施形態によれば、異なる供給端子のそれぞれは、異なる固定した供給電圧を与える。いくつかの実施形態によれば、異なる供給端子の一つまたは複数が、下記でより詳細に論じるように、可変供給電圧を生成する。
【００５９】
動作では、正の出力電圧がVoutにおいて生成される場合、スイッチング回路S1は線形増幅器３０４の高い側の電力入力を、出力電圧の大きさに依存して、高電圧端子＋Vhighまたは低電圧端子＋Vlowのいずれかに接続する。相対的に高い出力電圧が生成される場合（たとえば生成されるべき出力電圧が特定の閾値を超える場合）には、スイッチング回路S1は線形増幅器３０４の高い側の電力入力を高電圧端子＋Vhighに接続する。相対的に低い出力電圧が生成される場合（たとえば生成されるべき出力電圧が前記特定の閾値より低いままである場合）には、スイッチング回路S1は線形増幅器３０４の高い側の電力入力を低電圧端子+Vlowに接続する。同様に、負の出力電圧が生成される場合には、スイッチング回路S2が、線形増幅器３０４の低い側の電力入力を、上記で論じたように出力電圧の大きさに依存して、高電圧端子−Vhighまたは低電圧端子−Vlowのいずれかに接続する。いかなる好適なスイッチング回路S1およびS2が使われてもよい。そのようなスイッチング回路は、受動的に切り換えられるダイオードおよび／または能動的に切り換えられるトランジスタを含んでいてもよい。
【００６０】
いくつかの実施形態では、高電圧または低電圧端子は、介在するスイッチS1やS2なしに線形増幅器３０４に直接接続されてもよい。たとえば、図５Ｂに示される例示的な出力段３０３Ａ’に示されるように、高電圧端子＋Vhighおよび−Vhighは線形増幅器３０４に直接接続されてもよく、低電圧端子＋Vlowおよび−Vlowは線形増幅器３０４にそれぞれのスイッチS1およびS2を通じて接続されてもよい。線形増幅器３０４は、その電圧が出力電流を供給するために不十分であるのでない限り低電圧出力端子によって電力を与えられ、不十分である場合には線形増幅器３０４は高電圧供給端子によって電力を与えられるように設計されてもよい。＋−Vhighおよび＋−Vlowの使用は単に例示的であり、所望される出力電圧を提供するために使用されうる任意の数の電圧レベルが使われてもよいことは理解しておくべきである。たとえば、＋−Vhighと＋−Vlowの間の一つまたは複数の中間の電圧レベルが、所望される電圧レベルを生成するために使われてもよい。
【００６１】
図６は、複数の駆動回路６０１〜６０４を有する出力段３０３Ａの例を示している。駆動回路６０１〜６０４は、複数のトランジスタ回路６０５〜６０８を含む線形増幅器３０４を駆動する。各トランジスタ回路は一つまたは複数のトランジスタを含む。線形増幅器３０４は、生成されるべき出力電圧に依存して高電圧または低電圧の供給端子に接続されることができる。
【００６２】
低い正の出力電圧が生成されるときは、トランジスタ６０６はスイッチ回路S3を介して低電圧端子＋Vlowに接続される。トランジスタ６０５は駆動回路６０１によってオフにされて、トランジスタ６０６を高電圧端子＋Vhighから切り離す。駆動回路６０２は、入力に基づいて、トランジスタ６０６を線形増幅素子として駆動して、電流源として低電圧端子＋Vlowを使って、増幅された出力を生成する。
【００６３】
高い正の出力電圧を提供するためには、駆動回路６０１はトランジスタ６０５をオンにして、高電圧端子＋Vhighをトランジスタ６０６に接続する。スイッチ回路S3は、低電圧端子＋Vlowからトランジスタ６０６を切り離すためにオフにされてもよい。駆動回路６０２はトランジスタ６０６を完全にオンに駆動してもよい。それによりトランジスタ６０５は出力段３０３Ａの出力に接続される。駆動回路６０１は、入力に基づいて、トランジスタ６０５を線形増幅素子として駆動して、高電圧端子＋Vhighを使って、増幅された出力を生成する。
【００６４】
このように、低電圧端子＋Vlowは低い出力電圧を提供するために使用でき、高電圧端子＋Vhighは高い出力電圧を提供するために使用できる。負の出力電圧は駆動回路６０３および６０４、トランジスタ６０７および６０８およびスイッチ回路S4によって同様に提供されてもよい。負の出力電圧が生成されるとき、駆動回路６０１および６０２はトランジスタ６０５および６０６をオフにしてもよい。同様に、正の出力電圧が生成されるときは、駆動回路６０３および６０４がトランジスタ６０７および６０８をオフにしてもよい。
【００６５】
トランジスタ６０６は、低い出力電圧のために線形増幅器３０４の線形増幅素子として動作してもよく、トランジスタ６０５は、高い出力電圧のために線形増幅素子として動作してもよい。いくつかの実施形態では、トランジスタ６０６および６０５は、低い正の出力電圧と高い正の出力電圧との間の遷移領域についてはトランジスタ６０５および６０６の両方が線形増幅器３０４の線形増幅素子として作用するようバイアスをかけられてもよい。すなわち、両方とも完全にオンにも完全にオフにもならない。そのような遷移の際にトランジスタ６０５および６０６の両方を線形素子として動作させることは、なめらかで連続的な伝達関数をもつ線形増幅器３０４を容易にしうる。トランジスタ６０７および６０８は、ある範囲の負の出力電圧を生成するために、トランジスタ６０５および６０６と同様に動作してもよい。
【００６６】
いくつかの実施形態では、スイッチ回路S3およびS4は、高電圧端子が利用されているかどうかに依存して自動的にオンおよびオフに切り換わるダイオードによって実現されてもよい。たとえば、スイッチ回路S3がダイオードを含む場合、アノードは端子＋Vlowに、カソードはトランジスタ６０６に接続されてもよく、それにより電流は端子＋Vlowから出力段３０３Ａに流出できるだけとなる。しかしながら、本稿に記載される技法は、この点で限定されない。スイッチ回路S3およびS4は、トランジスタのような制御されたスイッチまたは他の任意の好適なスイッチング回路を使って実現されてもよい。
【００６７】
いくつかの実施形態では、図６の回路は、図３に示されるパルス・シーケンスを使って傾斜コイルを駆動するために使われてもよい。出力電流が一定であるとき、出力電圧（たとえば2V）は、低電圧端子＋Vlowを電流の源とすることによって生成されてもよい。電流が急速に変更される遷移の際には、高電圧端子＋Vhighを電流の源とすることによって高い出力電圧（たとえば100V）が生成されてもよい。このように、高電圧端子は、出力電流における遷移の際に、高い出力電圧を提供するために使用されてもよく、低電圧端子は、高い効率のために低い出力電圧を提供するために使用されてもよい。
【００６８】
いくつかの実施形態によれば、たとえば、いくつかのパルス・シーケンスによれば、高電圧端子（単数または複数）は、比較的短い時間期間にわたって使われる必要があるだけであることがある。よって、トランジスタ６０５（および６０８）は比較的小さなデューティーサイクルにわたってのみ導通しうる。このように、いくつかの実施形態では、トランジスタ６０５（および６０８）はサイズを低減されてもよく、および／またはトランジスタ６０６（または６０７）に対して並列に接続されるトランジスタの数が減らされてもよい。トランジスタ６０５（および６０８）は傾斜コイル電流の遷移と遷移の間に熱を散逸するための時間があるからである。
【００６９】
いくつかの実施形態では、駆動回路６０１および６０４は、時間制限された出力信号を提供するよう設計されてもよい。時間制限された出力信号を提供することは、トランジスタ６０５および／または６０８が一時的にオンにされるだけであり、定常状態電流を駆動するためにはオンにされないことを保証しうる。そのような技法は、トランジスタ６０５または６０８が比較的短い時間期間にわたってのみ導通するよう設計されている場合に、トランジスタ６０５または６０８による過剰な電力散逸を防止できるので、有利でありうる。
【００７０】
図７は、いくつかの実施形態に基づく駆動回路６０１および６０２のブロック図を示している。駆動回路６０１はトランジスタ６０５を駆動するための駆動トランジスタ７０３Ａを含む。駆動回路６０２はトランジスタ６０６を駆動するための駆動トランジスタ７０３Ｂを含む。
【００７１】
駆動回路６０１および６０２は、駆動トランジスタ７０３Ａおよび７０３Ｂに提供される入力電圧に基づいてDCバイアスを生成するための一つまたは複数のバイアス回路７０１を含んでいてもよい。いくつかの実施形態では、バイアス回路７０１は、駆動トランジスタ７０３Ａおよび／または７０３Ｂに、そのオン電圧よりやや低くなるようバイアスをかけてもよい。発明者は、駆動トランジスタにそのオン電圧よりやや低くなるようバイアスをかけることは、熱暴走を軽減または解消できることを認識し、理解するに至った。有利なことに、そのようなバイアス技法は出力段３０３Ａの線形性を下げないことがある。電圧増幅器回路３０２の演算増幅器OAが十分に高速をもつ場合には、駆動トランジスタにそのオン電圧よりやや低くなるようバイアスをかけているにもかかわらず、出力段の出力電圧を正確に制御するために十分速く応答できる。
【００７２】
いくつかの実施形態では、駆動回路６０１は、駆動回路６０１に時間制限された出力を生成させるタイミング回路を含んでいてもよい。いかなる好適なタイミング回路が使われてもよい。図７の例では、タイミング回路７０２は、バイアス回路７０１を介して出力段３０３Ａの入力に接続され、駆動トランジスタ７０３Ａに入力が提供されることのできる時間の量を制限する。
【００７３】
いくつかの実施形態では、タイミング回路７０２は、時間とともに減衰し、タイミング回路７０２の出力が駆動トランジスタ７０３Ａのオン電圧を下回るときに駆動トランジスタ７０３Ａをオフにする出力電圧をもつRC回路であってもよい。トランジスタ６０５がオンにされている時間はRC回路のRC時定数に基づいて制限される。しかしながら、本稿に記載される技法は、RC回路を使ってタイミング回路を実装することに限定されない。アナログおよび／またはデジタル回路を含むいかなる好適なタイミング回路が使われてもよい。いくつかの実施形態では、負の入力および出力電圧について、駆動回路６０３および６０４がそれぞれ駆動回路６０２および６０１と同様に実装されてもよい。
【００７４】
図８は、本稿に記載される技術のいくつかの実施形態に基づく、図７の駆動回路の例示的な実装を示している。図８に示されるように、いくつかの実施形態では、バイアス回路７０１は抵抗器R2と直列のツェナー・ダイオードを、高電圧端子＋Vhighと＋Vhighの電圧より下の、より低電圧のDC端子（たとえば−Vhigh）との間に接続したものによって実現されてもよい。いくつかの実施形態では、バイアス回路７０１は、高電圧端子＋Vhighとより低電圧のDC端子との間に追加的な回路を含んでいて、それらの間に電流が流れて好適なバイアス電圧を確立するためのDC経路を与えてもよい。いくつかの実施形態では、バイアス回路７０１は、低い側の駆動回路６０３および６０４にバイアス電圧（単数または複数）を提供するために、図８に示されるツェナー・ダイオードおよび抵抗器と直列に、別のツェナー・ダイオードおよび抵抗器を含んでいてもよい。しかしながら、これは単に例であり、いかなる好適なバイアス回路が使われてもよい。図８は、キャパシタC1および抵抗器R1をもつRC回路として実現されたタイミング回路７０２の例をも示している。やはりこれは単にタイミング回路の一例であって、タイミング回路の他の構成が使われてもよい。駆動トランジスタ７０３Ａおよび７０３Ｂは、バイポーラー接合トランジスタによって実現されるものとして示されているが、本稿に記載される技法はこの点で限定されない。駆動トランジスタはいかなる型のトランジスタによって実現されてもよい。トランジスタ回路６０５および６０６はこの例ではMOSFETとして示されているが、トランジスタ回路６０５および６０６はいかなる型のトランジスタによって実現されてもよい。いくつかの実施形態では、トランジスタ回路６０５および／または６０６は並列に接続された複数のトランジスタを有していてもよい。上記で論じたように、スイッチ回路S3は図８に示されるようにダイオードとして実現されてもよいが、上記で論じたように、本稿に記載される技法はこの点で限定されない。いくつかの実施形態では、スイッチ回路S3はトランジスタによって実現されてもよい。
【００７５】
図９は、タイミング回路を実装するための技法のもう一つの例を示している。発明者は、スイッチS3がダイオードによって実現される場合、ダイオードにまたがる電圧を、トランジスタ６０５がオンにされている時間の量を制限するためのタイミング回路のためのトリガーとして使えることを認識し、理解するに至った。線形増幅器３０４によって低い出力電圧が生成されるときは、ダイオードは順バイアスをかけられ、導通する。線形増幅器３０４が高い出力電圧を生成するときは、トランジスタ６０５がオンになり、ダイオードは順バイアスから逆バイアスに切り換わる。逆バイアス電圧は、トランジスタ６０５がオンにされていることの指示として、タイミング回路９０２によって感知されることができる。図９の例では、ダイオードにまたがる電圧がタイミング回路９０２への入力として提供され、それがある時間期間後に駆動回路６０１の動作を抑止する抑止信号を生成し、それによりトランジスタ６０５がオンにされている時間の量を制限する。タイミング回路９０４は、トランジスタ６０８がある時間期間にわたって導通した後に駆動回路６０４の動作を抑止するために、同様に動作しうる。
【００７６】
図１０は、RC回路およびバイポーラー・トランジスタによって実現されるタイミング回路９０２および９０４の例を示している。タイミング回路９０２において、たとえば、ひとたびダイオードが逆バイアスになったら、ある時間期間後、RC回路の出力は、バイポーラー・トランジスタがオンになるレベルまで上昇する。バイポーラー・トランジスタがオンになると、駆動回路６０１の入力が＋Vlowにプルダウンされ、それが駆動回路６０１およびトランジスタ６０５をオフにする。
【００７７】
図６、図９および図１０は正の出力電圧または負の出力電圧を生成しうる「両側（double-ended）」線形増幅器３０４を示しているが、本稿に記載される技法はこの点で限定されない。いくつかの実施形態では、片側（single-ended）線形増幅器が使われてもよい。図１１は、正の出力電圧のみを生成する片側線形増幅器３０５を含む出力段３０３Ｂの例を示している。図１１は概略的に、生成されるべき出力電圧に依存して、片側線形増幅器３０５が、スイッチS1によって、高い正の電圧端子＋Vhighまたは低い正の電圧端子＋Vlowに接続されうることを概略的に示している。出力段３０３Ｂは、いくつかの実施形態では、駆動回路６０１、６０２、トランジスタ６０５および６０６ならびに上記で論じた関連するスイッチ回路S3を使って実装されてもよい。
【００７８】
出力段３０３Ｂは、極性切り換え回路１１０４を使って、正の出力電圧または負の出力電圧を負荷に提供してもよい。図１１の例では、極性切り換え回路１１０４は、スイッチS5〜S8を含むHブリッジを使って実現される。スイッチS5およびS8をオンにしてスイッチS6およびS7をオフにすることによって、正の電圧が負荷に提供されうる。スイッチS6およびS7をオンにしてスイッチS5およびS8をオフにすることによって、負の電圧が負荷に提供されうる。いくつかの実施形態では、好適な極性の出力電圧を生成するよう、制御回路（図示せず）がスイッチS5〜S8を制御してもよい。極性は、電流コマンド、誤差信号Eまたは他の任意の好適な信号の極性を調べることによって決定されてもよい。
【００７９】
上記で論じたように、通常のスイッチング変換器は、数十ないし数百kHzの範囲の周波数でスイッチングするので、システムにかなりの量のスイッチング・ノイズを導入することがある。そのようなスイッチング・ノイズは、検出されることが望まれるMR信号と同じ周波数範囲にあるので、撮像に干渉することがある。発明者は、関心のあるラーモア周波数より上のスイッチング周波数をもつ電力変換器なら有意な度合いでは撮像に干渉しないことを認識するに至った。よって、いくつかの実施形態では、電力コンポーネント１１４は、図１２に示されるように、関心のあるラーモア周波数より上の、相対的に高いスイッチング周波数でスイッチングするよう設計されているスイッチング電力変換器１２０２を含んでいてもよい。いくつかの実施形態では、スイッチング周波数は1MHzより高い、10MHzより高い、30MHzより高いまたは300MHzより高いのでもよい。
【００８０】
上記で論じたように、発明者は、可変電圧供給端子を設けることが磁気共鳴撮像システム（たとえば低磁場MRIシステム）の一つまたは複数の傾斜コイルに効率的に電力を与えることを容易にすることを認識するに至った。いくつかの実施形態では、出力段は、所望される出力電圧に近い供給電圧を生成するよう制御される一つまたは複数の可変電圧供給端子によって電力を与えられてもよい。そのような可変電圧供給端子を提供することは、線形増幅器にまたがる電圧降下を制限することによって、出力段の効率を改善できる。
【００８１】
図１３は、可変電圧の正の供給端子および可変電圧の負の供給端子によって電力を与えられてもよい出力段３０３Ｃの実施形態を示している。供給端子の電圧は、線形増幅器３０６のトランジスタにまたがる電圧降下を減らすために、出力電圧に依存して変えられることができる。こうして、所望されるパルス・シーケンスに従って磁場を生成するために傾斜コイルに効率的に電力を与えることが容易にされる。いくつかの実施形態では、正の電圧端子および／または負の電圧端子の電圧は、電力変換器１３０４および／または１３０６によって提供されてもよい。電力変換器１３０４および／または１３０６の可変な出力電圧は、出力段３０３Ｃの所望される出力電圧に基づいて、コントローラ１３０８によって制御されてもよい。正の電圧端子および／または負の電圧端子の電圧を出力段の出力電圧よりやや上（またはやや下）に維持し、それにより線形増幅器のトランジスタにまたがる電圧降下を減らす。
【００８２】
いくつかの実施形態によれば、コントローラ１３０８は、電力変換器１３０４および／または１３０６の可変出力電圧を、線形増幅器３０６の出力電圧に基づいて制御する。しかしながら、可変出力電圧は、他の仕方でおよび／または出力段３０３Ｃの所望される出力電圧との異なる関係において制御されてもよい。たとえば、可変出力電圧は、線形増幅器３０６に与えられるコマンド（たとえば電流コマンド）に基づいて制御されてもよい。上記で論じたように、所望されるパルス・シーケンスに従って磁気共鳴撮像システムの一つまたは複数の傾斜コイルを駆動するのに十分な出力を生成するよう、コントローラが線形増幅器に指令するよう構成されてもよい。よって、コントローラ１３０８は、線形増幅器に提供される出力電圧が、所望されるパルス・シーケンスに従って一つまたは複数の傾斜コイルに電力を与える出力を線形増幅器が生成できるようにするために十分であるよう、ただしあまりに過剰でありそのため非効率的になることないように、電力変換器１３０４および／または１３０６の可変出力電圧を制御するよう構成されていてもよい。電力変換器１３０４および１３０６の制御は、そのデューティー比、周波数または電力変換器の出力電圧を制御できる他の任意の制御パラメータを制御することによるなど、いかなる好適な仕方で実行されてもよい。いくつかの実施形態では、図１３の電力変換器１３０４および１３０６は、上記で論じたように、関心のあるラーモア周波数より上の、相対的に高いスイッチング周波数で切り換えを行なうよう設計されたスイッチング電力変換器であってもよい。ただし、いかなる好適な電力変換器が使われてもよい。諸側面はこの点で限定されない。
【００８３】
いくつかの実施形態では、図５、図６および図１１に示されるように、高電圧供給端子および低電圧供給端子（たとえば＋Vhighおよび＋Vlow）の両方が線形増幅器に電力を与えてもよく、低電圧供給端子、高電圧供給端子、両方または設けられている任意の供給端子の電圧が可変であってもよい。図１４Ａは、図５Ａと同様の出力段３０３Ｄにおいて可変の低電圧供給端子を備える実施形態を示している。固定電圧の低電圧端子＋Vlowおよび−Vlowをもつのではなく、図１４Ａは、＋Vlowおよび−Vlowが可変の電圧をもつことができることを示している。いくつかの実施形態では、＋Vlowおよび−Vlowの可変電圧は、それぞれ電力変換器１４０３および１４０４によって提供されてもよい。いくつかの実施形態では、電力変換器１４０３および／または１４０４は、上記で論じたように、関心のあるラーモア周波数より上の相対的に高いスイッチング周波数でスイッチングするよう設計されたスイッチング電力変換器であってもよい。（たとえば定常状態において）相対的に低い出力電圧が生成されるときは、電流は低電圧供給端子＋Vlowまたは−Vlowを源とする。電力変換器１４０３または１４０４の出力電圧＋Vlowまたは−Vlowは、低電圧供給端子＋Vlowまたは−Vlowの電圧を出力段の出力電圧よりやや上（またはやや下）に維持し、それにより定常状態での線形増幅器のトランジスタにまたがる電圧降下を減らし、電力散逸を減らすよう、線形増幅器３０４の所望される出力電圧Voutに基づいて、コントローラ１３０８によって制御されてもよい。相対的に高い出力電圧が生成されるときは、電流は、固定した電圧を有していてもよい高電圧端子＋Vhighまたは＋Vlowを源としてもよい。
【００８４】
＋Vhighは、図１４Ａに示されるように、電力変換器１４０３に電力を供給する電源端子Vhigh_Supplyとは別個の端子であってもよく、あるいは、図１４Ｂに示されるように、Vhigh_Supplyと同じ端子であってもよい。図１４Ｂでは、＋Vhighが電源端子Vhigh_Supplyから提供され、−Vhighが電力変換器１４０４に電力を提供する電源端子Vlow_Supplyから提供される出力段３０３Ｅの例が示されている。＋Vhighおよび／または−Vhighを既存の電源端子から提供することは、追加的な電源電圧を生成する必要を回避でき、このことは出力段の設計および実装を簡単にすることができる。
【００８５】
図１５のＡは、いくつかの実施形態に基づく、傾斜コイル電流波形の例を示している。傾斜コイル電流は初期には0であり、次いで0.1msで急速に10Aまで傾斜状に上昇する。電流はある時間期間にわたって10Aに留まり、次いで降下して0Aに戻る。電流はある時間期間にわたって0Aに留まってから、0.2msで急速に20Aまで傾斜状に上昇する。電流はある時間期間にわたって20Aに留まり、次いで降下して0Aに戻る。アンペア値および時間期間は単に例解の目的で例示するものであり、いかなる好適な値が使われてもよいことは理解しておくべきである。
【００８６】
図１５のＢは、傾斜コイル電流の0Aから10Aへの上昇遷移、傾斜コイルを駆動するために必要とされる電圧１５０２、高電圧供給端子＋Vhighおよび低電圧供給端子＋Vlowの電圧を示している。遷移の間、傾斜コイルがその電流を急速に傾斜状に上昇させるための高電圧を提供するために、電流は高電圧供給端子＋Vhighを源とする。遷移が起こる際、電力変換器１４０３は低電圧供給端子＋Vlowの電圧を、〜0Vから、10Aの定常状態電流をもって傾斜コイルを駆動するために必要な出力電圧よりやや高い電圧まで傾斜状に上昇させ始める。ひとたび10Aの定常状態電流に達したら、定常状態における高い効率を提供するために、電流は低電圧供給端子＋Vlowを源とする。
【００８７】
図１５のＣは、傾斜コイル電流の0Aから20Aへの上昇遷移、傾斜コイル電圧、高電圧供給端子＋Vhighおよび低電圧供給端子＋Vlowの電圧を示している。20Aへの遷移の間、10Aへの遷移と同様に、傾斜コイルがその電流を急速に傾斜状に上昇させるための高電圧を提供するために、電流は高電圧供給端子＋Vhighを源とする。遷移が起こる際、電力変換器１４０３は低電圧供給端子＋Vlowの電圧を、〜0Vから、20Aの定常状態電流をもって傾斜コイルを駆動するために必要な出力電圧よりやや高い電圧まで傾斜状に上昇させ始める。ひとたび20Aの定常状態電流に達したら、電流は低電圧供給端子＋Vlowを源とする。
【００８８】
低電圧供給端子＋Vlowの電圧は変更されることができるので、異なる定常状態電流レベルのために必要とされる出力電圧よりやや上に設定されることができる。これは、固定電圧をもつ低電圧供給端子＋Vlowを使う場合に対して効率を改善できる。固定電圧は、最大の定常状態電流を扱うよう設計される必要があり、それはより低い定常状態電流を駆動するために必要なよりも高い電圧であることがあり、それが効率を低下させるからである。例として、＋Vlowが20Aの定常状態傾斜コイル電流を供給するために十分に高く設定される場合、そのような電圧は、10Aの定常状態傾斜コイル電流を供給するために必要なよりも高く、そのことは10Aの定常状態傾斜コイル電流を供給するときに線形増幅器トランジスタにまたがる電圧降下の増大につながり、必要以上の電力散逸が起こる。可変電圧は、指令された定常状態傾斜コイル電流を供給するために必要な最小限の電圧またはその近くに設定されることができ、それは効率を改善する。
【００８９】
図１５Ｄは、電流コマンド、傾斜コイル電流、該電流を供給するために必要とされる傾斜コイルの電圧１５０２および電圧＋Vlowのいくつかの異なる遷移波形を示している。遷移波形１５０４は、＋Vlowの電圧が傾斜コイル電流コマンドの上昇端に応答して傾斜状に上昇を始め、定常状態傾斜コイル電流（および電圧値）に達するのと同時に＋Vlowの定常状態値に達する理想化された遷移を示している。しかしながら、発明者は、端子＋Vlowが定常状態電流を供給するのに間に合って電圧＋Vlowが十分な電圧レベルに達することを妨げる要因があることがあることを認識し、理解するに至った。遷移波形１５０６は、＋Vlowの、より現実的な遷移を示しており、これは傾斜コイル電流コマンドに応答することにおけるレイテンシー（遅延）の期間をもつ。図１５Ｄに示されるように、遷移波形１５０６は、電流コマンドの上昇端に続くある時間期間後にはじめて傾斜状に上昇を始める。遷移波形１５０６の傾きは制限されてもよい。電力変換器１４０３は、電力変換器１４０３が＋Vlowの電圧を変化させることのできるスピードを制限する出力フィルタ（たとえばキャパシタ）を有していてもよいからである。結果として、遷移波形１５０６は定常状態傾斜コイル電流および電圧に達する時点までに十分な電圧レベルに達しないことがありうる。その結果、低電圧供給端子＋Vlowは少なくとも一時的に定常状態電流を供給できないことになりうる。
【００９０】
これに対処するために、いくつかの実施形態では、電力変換器１４０３（または１４０４）は、傾斜コイル電流コマンドの上昇端の前に＋Vlow（または−Vlow）の電圧の絶対値を傾斜状に上昇させ始めてもよい。図１５Ｄは、傾斜コイル電流コマンドの上昇端の前に傾斜状に上昇し始める＋Vlowについての遷移波形１５０８を示している。傾斜コイル電流コマンドの上昇端に先立って遷移を始めるために、コントローラ１３０８は、コントローラ１０６から、これからくる傾斜コイル電流パルスに関する情報を受け取って、その電流パルスを予期して＋Vlow（または−Vlow）の電圧の絶対値を傾斜状に上昇させ始めてもよい。この情報は、コントローラ１０６からコントローラ１３０８にいかなる好適な仕方で提供されてもよい。例として、コントローラ１０６は現在選択されている傾斜コイル・パルス・シーケンスを解析し、次の電流パルスについて定常状態傾斜コイル電流を供給するのに好適な電源電圧レベルを決定し、予期される電流コマンドに先立ってコントローラ１３０８に電圧コマンドを送ってもよい。電力変換器１４０３（または１４０４）は、次いで、受領された電圧コマンドに応答し、＋Vlow（または−Vlow）を指令された電圧値まで傾斜状に変化させることを始めてもよい。情報をコントローラ１３０８に提供するもう一つの例として、コントローラ１０６は、現在選択されているパルス・シーケンスまたは該パルス・シーケンスの一部をコントローラ１３０８に送ってもよい。次いで、コントローラ１３０８がパルス・シーケンスを解析し、傾斜コイル電流パルスに先立って電圧＋Vlow（または−Vlow）を傾斜状に変化させ始めるよう電力変換器１４０３にコマンドを送ってもよい。図１５Ｄの例では、電力変換器１４０３は、電流コマンドの上昇端に先立ってコントローラ１０６によってコントローラ１３０８に提供される電圧コマンドに応答して、＋Vlowの電圧を傾斜状に上昇させ始める。結果として、遷移波形１５０８は、定常状態電流レベルに達する時点に間に合って、定常状態電流を供給するのに十分な＋Vlowのレベルに達する。
【００９１】
図１６Ａは、可変の低電圧供給端子＋Vlowをもつ、図１１と同様の片側線形増幅器を用いた出力段３０３Ｆの実施形態を示している。図１４Ａの実施形態と同様に、電力変換器１４０３は低電圧供給端子＋Vlowに、指令された定常状態傾斜コイル電流を供給するために必要とされる電圧よりやや高く設定されることのできる可変電圧を供給する。
【００９２】
図１４Ａおよび図１４Ｂとの関連で上記で論じたように、高電圧供給端子＋Vhighは図１６Ａに示されるように、電源端子Vhigh_Supplyとは別個の端子であってもよく、あるいは図１６Ｂに示されるように、Vhigh_Supplyと同じ端子であってもよい。図１６Ｂでは、＋Vhighが電源端子Vhigh_Supplyから提供される出力段３０３Ｇの例が示されている。電圧＋Vhighを既存の電源端子Vhigh_Supplyから提供することは、追加的な電源電圧を生成する必要を避けることができ、そのことは出力段の設計および実装を簡単にできる。
【００９３】
いくつかの実施形態では、低電圧供給端子および高電圧供給端子が可変電圧を有していてもよい。たとえば図１４または図１１は、高電圧供給端子＋Vhighおよび／または−Vhighが電力変換器によって生成される可変電圧であるよう修正されてもよい。そのような電力変換器は、電力変換器１４０３および１４０４と同様であってもよく、コントローラ１３０８によって制御されてもよい。そのような実施形態は、任意の好適な型の撮像のために使うことができ、特に、たとえば比較的大きな電流（たとえば40A、50A、70A、90Aもしくはそれ以上または中間の任意の値）が必要とされうる拡散強調撮像のために有用でありうる。
【００９４】
いくつかの実施形態では、一つまたは複数の追加的な電源端子が線形増幅器に電力を与えてもよい。たとえば、高電圧供給端子＋Vhighより高い（たとえば少なくとも5倍または少なくとも10倍高い、またさらには20もしくは30倍またはそれ以上もの、あるいはそのような値の任意の中間の範囲の）電圧をもつ第三の電源端子が設けられてもよい。第三の供給端子を追加することは、幅広い範囲の電圧が生成される必要がある場合において効率を改善することを助けうる。任意の数の電源端子が設けられてもよい。本稿に記載される技法はこの点で限定されない。
【００９５】
本開示に記載される技術のいくつかの側面および実施形態をこうして記述してきたが、さまざまな変更、修正および改善が当業者には容易に思いつくであろう。そのような変更、修正および改善は本稿に記載される技術の精神および範囲内であることが意図されている。たとえば、当業者は、本稿に記載される機能を実行するためおよび／または本稿に記載される結果および／または利点の一つまたは複数を得るための多様な他の手段および／または構造を容易に構想するであろう。そのような変形および／または修正の一つ一つが本稿に記載される実施形態の範囲内であると見なされる。当業者は、本稿に記載される個別的な実施形態の多くの等価物を認識する、あるいは高々日常的な試行を使って見きわめることができるであろう。したがって、上記の実施形態は単に例として呈示されており、付属の請求項およびその等価物の範囲内で、発明的な実施形態は具体的に記述されている以外の仕方で実施されてもよいことは理解しておくものとする。加えて、本稿に記載される二つ以上の特徴、システム、物品、材料、キットおよび／または方法の任意の組み合わせが、かかる特徴、システム、物品、材料、キットおよび／または方法が互いに整合しないものでない限り、本開示の範囲内に含まれる。
【００９６】
上記の実施形態は数多くの仕方のうち任意のもので実装されることができる。プロセスまたは方法の実行に関わる本開示の一つまたは複数の側面および実施形態は、プロセスまたは方法を実行するまたはその実行を制御するために装置（たとえばコンピュータ、プロセッサまたは他の装置）によって実行可能なプログラム命令を利用してもよい。これに関し、さまざまな発明概念が、一つまたは複数のコンピュータまたは他のプロセッサ上で実行されたときに上記のさまざまな実施形態の一つまたは複数を実装する方法を実行する一つまたは複数のプログラムをエンコードされた、コンピュータ可読記憶媒体（または複数のコンピュータ可読記憶媒体）（たとえば、コンピュータ・メモリ、一つまたは複数のフロッピーディスク、コンパクトディスク、光ディスク、磁気テープ、フラッシュメモリ、フィールドプログラマブルゲートアレイもしくは他の半導体デバイスにおける回路構成または他の有体なコンピュータ記憶媒体）として具現されてもよい。コンピュータ可読媒体またはメディアは可搬であってもよく、それに記憶されたプログラム（単数または複数）が一つまたは複数の異なるコンピュータまたは他のプロセッサにロードされて上記の諸側面のさまざまなものを実装することができる。いくつかの実施形態では、コンピュータ可読媒体は非一時的な媒体であってもよい。
【００９７】
用語「プログラム」または「ソフトウェア」は本稿では、一般的な意味で、上記のさまざまな側面を実装するようコンピュータまたは他のプロセッサをプログラムするために用いることのできる任意の型のコンピュータ・コードまたはコンピュータ実行可能命令の組を指す。さらに、ある側面によれば、実行されたときに本開示の方法を実行する一つまたは複数のコンピュータ・プログラムが単一のコンピュータまたはプロセッサ上に存在する必要がなく、本開示のさまざまな側面を実装するたいくつかの異なるコンピュータまたはプロセッサの間にモジュール式に分散されていてもよいことも理解しておくべきである。
【００９８】
コンピュータ実行可能命令は、一つまたは複数のコンピュータまたは他のデバイスによって実行される、プログラム・モジュールのような多くの形であることができる。一般に、プログラム・モジュールは、特定のタスクを実行するまたは特定の抽象的データ型を実装するルーチン、プログラム、オブジェクト、コンポーネント、データ構造などを含む。典型的には、プログラム・モジュールの機能は、さまざまな実施形態において所望に応じて組み合わされたり分散されたりしてもよい。
【００９９】
また、データ構造は任意の好適な形でコンピュータ可読媒体に記憶されてもよい。例示の簡単のため、データ構造は、該データ構造中の位置を通じて関係付けられるフィールドを有するよう示されることがある。そのような関係は、同様に、フィールド間の関係を伝達するコンピュータ可読媒体内の位置をもつフィールドのための記憶を割り当てることによって達成されてもよい。しかしながら、データ構造のフィールド中の情報間の関係を確立するためには、ポインタ、タグまたはデータ要素間の関係を確立する他の機構の使用を通じてを含め、いかなる好適な機構が使用されてもよい。
【０１００】
ソフトウェアで実装されるとき、ソフトウェア・コードは、単一コンピュータにおいて提供されようと複数のコンピュータの間に分散されようと、いかなる好適なプロセッサまたはプロセッサの集合で実行されることもできる。
【０１０１】
さらに、コンピュータは、限定しない例として、ラックマウント・コンピュータ、デスクトップ・コンピュータ、ラップトップ・コンピュータまたはタブレット・コンピュータのようないくつもの形のいずれで具現されてもよい。さらに、コンピュータは、携帯情報端末（PDA:  Personal  Digital  Assistant）、スマートフォンまたは他の任意の好適な可搬型もしくは固定型電子装置を含む、一般にコンピュータとは見なされていないが好適な処理機能をもつ装置において具現されてもよい。
【０１０２】
また、コンピュータは一つまたは複数の入力および出力装置を有していてもよい。これらの装置は、中でも、ユーザー・インターフェースを呈示するために使用されることができる。ユーザー・インターフェースを提供するために使用されることのできる出力装置の例は、出力の視覚的な呈示のためのプリンターまたはディスプレイ画面または出力の可聴呈示のためのスピーカーまたは他のサウンド生成装置を含む。ユーザー・インターフェースのために使用できる入力装置の例は、キーボードおよびマウス、タッチパッドおよびデジタイズ用タブレットのようなポインティングデバイスを含む。もう一つの例として、コンピュータは音声認識を通じて、または他の可聴フォーマットで、入力情報を受領してもよい。
【０１０３】
そのようなコンピュータは、企業ネットワークまたは知的なネットワーク（IN:  intelligent  network）またはインターネットのような、ローカル・エリア・ネットワークまたは広域ネットワークを含む任意の好適な形の一つまたは複数のネットワークによって相互接続されてもよい。そのようなネットワークはいかなる好適な技術に基づいていてもよく、いかなる好適なプロトコルに従って動作してもよく、無線ネットワーク、有線ネットワークまたは光ファイバー・ネットワークを含んでいてもよい。
【０１０４】
また、記載されるように、いくつかの側面は一つまたは複数の方法として具現されてもよい。該方法の一部として実行される工程は、任意の好適な仕方で順序付けられてもよい。よって、例示的な実施形態において逐次的な工程として示されていたとしても、いくつかの工程を同時に実行することを含め、例示したのとは異なる順序で工程が実行される実施形態も構築されうる。
【０１０５】
本稿で定義され、使用されるあらゆる定義は、辞書の定義、参照によって組み込まれた文書における定義および／または定義されている用語の通常の意味より優先して支配すると理解されるべきである。
【０１０６】
本願で明細書および請求項において使われる単数形の表現は、そうでないことが明確に示されるのでない限り、「少なくとも一つ」を意味すると理解すべきである。
【０１０７】
本願で明細書および請求項において使用される句「および／または」は、結ばれている要素の「いずれかまたは両方」、すなわち、場合によっては両方ともが存在する要素を、場合によっては一方のみが存在する要素を意味すると理解されるべきである。「および／または」をもって挙げられる複数の要素も同じように、すなわち、そのように結ばれている要素の「一つまたは複数」として解釈されるべきである。「および／または」節によって具体的に特定される要素以外の他の要素が、具体的に特定されたそのような要素に関係したものであろうと関係していないものであろうと、任意的に存在してもよい。よって、限定しない例として、「Aおよび／またはB」への言及は、「含む／有する」といった開放型の言辞と一緒に使われるとき、ある実施形態ではAのみ（任意的にはB以外の要素を含む）を；別の実施形態ではBのみ（任意的にはA以外の要素を含む）を；さらに別の実施形態ではAおよびBの両方（任意的には他の要素を含む）などを指すことができる。
【０１０８】
本願で明細書および請求項において使用されるところでは、一つまたは複数の要素のリストに言及しての「少なくとも一つの」という句は、該要素リストの要素の任意の一つまたは複数から選択される少なくとも一つの要素を意味するが、必ずしも該要素リスト内に個々に挙げられている一つ一つの要素の少なくとも一つを含むとは限らず、要素リスト内の要素のいかなる組み合わせも排除しないと理解すべきである。この定義は、個々に特定されている要素に関係したものであろうと関係していないものであろうと、「少なくとも一つ」という句が指す要素リスト内で個々に特定されている要素以外の要素が任意的に存在してもよいことをも許容する。よって、限定しない例として、「AおよびBの少なくとも一つ」（または等価だが「AまたはBの少なくとも一つ」または等価だが「Aおよび／またはBの少なくとも一つ」）は、ある実施形態では、Bなしで少なくとも一つ、任意的には二つ以上のA（そして任意的にはB以外の要素を含む）を；別の実施形態では、Aなしで少なくとも一つ、任意的には二つ以上のB（そして任意的にはA以外の要素を含む）を；さらに別の実施形態では、少なくとも一つ、任意的には二つ以上のAおよび少なくとも一つ、任意的には二つ以上のB（そして任意的には他の要素を含む）などを指すことができる。
【０１０９】
また、本稿で使われる表現や用語は説明のためであって、限定するものと見なすべきではない。本稿における「含む」「有する」または「もつ」「包含する」「関わる」およびそれらの変形の使用は列挙された項目およびその等価物ならびに追加的な項目をカバーすることを意図している。
【０１１０】
請求項および上記の明細書において、「有する」「含む」「担持する」「もつ」「包含する」「関わる」「保持する」「構成される」などといったあらゆる移行句はオープンなものと理解される。すなわち、含むがそれに限定されないことを意味する。「…からなる」および「本質的には…からなる」という移行句のみが、それぞれクローズドまたは半クローズドの移行句である。
いくつかの態様を記載しておく。
〔態様１〕
磁気共鳴撮像システムの少なくとも一つの傾斜コイルを動作させるための電力を提供する装置であって、当該装置は：
第一の極性の異なる電圧を供給するよう構成された複数の電力端子と；
パルス・シーケンスに従って磁場を生成するよう前記少なくとも一つの傾斜コイルに電力を与えるために少なくとも一つの出力を提供するよう構成された線形増幅器とを有し、前記線形増幅器は、前記複数の電力端子の一つまたは複数によって電力を与えられるよう構成され、前記線形増幅器に電力を与える前記複数の電力端子の前記一つまたは複数は、少なくとも部分的には前記少なくとも一つの出力に基づいて選択される、
装置。
〔態様２〕
前記線形増幅器をして前記パルス・シーケンスに従って磁場を生成するよう前記少なくとも一つの傾斜コイルに電流を提供させるために、前記線形増幅器にコマンドを提供するコントローラをさらに有する、態様１記載の装置。
〔態様３〕
前記コントローラが、前記線形増幅器をして前記パルス・シーケンスに従って磁場を生成するよう前記少なくとも一つの傾斜コイルに電流を提供させる電流コマンドを提供する、態様２記載の装置。
〔態様４〕
前記線形増幅器に結合された電流フィードバック・ループをさらに有しており、前記電流フィードバック・ループは、前記線形増幅器をして、少なくとも部分的には前記少なくとも一つの傾斜コイルを流れる電流を前記電流コマンドと比較することによって、前記パルス・シーケンスに従って前記少なくとも一つの傾斜コイルに電流を提供させる、態様３記載の装置。
〔態様５〕
前記線形増幅器に電力を与える前記複数の電力端子の前記一つまたは複数は、少なくとも部分的には前記線形増幅器の出力電圧に基づいて動的に変更される、態様１記載の装置。
〔態様６〕
前記線形増幅器が、前記線形増幅器によって生成される出力電圧の絶対値がある閾値より下であるときは前記複数の電力端子のうち少なくとも第一の電力端子によって電力を与えられるよう構成される、態様１記載の装置。
〔態様７〕
前記線形増幅器が、前記線形増幅器によって生成される出力電圧の絶対値が前記閾値より上であるときは前記複数の電力端子のうち少なくとも第二の電力端子によって電力を与えられるよう構成される、態様６記載の装置。
〔態様８〕
前記第一の電力端子が第一の電圧をもち、前記第二の電力端子が前記第一の電圧より絶対値が大きい第二の電圧をもつ、態様７記載の装置。
〔態様９〕
前記線形増幅器に前記第一の電力端子によって電力を与えることと前記線形増幅器に前記第二の電力端子によって電力を与えることの間の遷移の際には、前記線形増幅器は、前記第一の電力端子および前記第二の電力端子の両方によって電力を与えられるよう構成される、態様８記載の装置。
〔態様１０〕
前記パルス・シーケンスが複数の傾斜パルスを含み、前記複数の傾斜パルスどうしの間には前記線形増幅器は前記第一の電力端子によって電力を与えられ、前記複数の傾斜パルスのそれぞれのための電流を提供するために前記線形増幅器が前記第二の電力端子によって電力を与えられることに遷移させられる、態様９記載の装置。
〔態様１１〕
前記第一の電圧が可変である、態様１０記載の装置。
〔態様１２〕
前記第一の電圧が、前記線形増幅器のコマンドされた出力電圧に基づいて制御される、態様１１記載の装置。
〔態様１３〕
前記第一の電圧を生成する電力変換器と；
前記第一の電圧を変えるよう前記電力変換器を制御するよう構成されたコントローラとを有する、
態様１１記載の装置。
〔態様１４〕
前記複数の傾斜パルスのそれぞれが、それぞれの傾斜パルスの始まりに関連付けられた上昇端を含む、態様１３記載の装置。
〔態様１５〕
前記コントローラが、前記線形増幅器が前記複数の傾斜パルスの各傾斜パルスの上昇端に対応する前記少なくとも一つの傾斜コイルへの電流を提供する前に、前記第一の電圧の絶対値を増すよう前記電力変換器にコマンドするよう構成されている、態様１４記載の装置。
〔態様１６〕
前記電力変換器が前記第二の電力端子によって電力を与えられる、態様１４記載の装置。
〔態様１７〕
前記線形増幅器が、前記線形増幅器の出力端子と前記複数の電力端子の第一の電力端子との間に接続されるよう構成された一つまたは複数の第一のトランジスタを有する、態様１記載の装置。
〔態様１８〕
前記線形増幅器によって生成される出力電圧の絶対値がある閾値より下であるときに線形動作範囲で前記一つまたは複数の第一のトランジスタを駆動する第一の駆動回路をさらに有する、態様１７記載の装置。
〔態様１９〕
前記線形増幅器が、前記一つまたは複数の第一のトランジスタと前記複数の電力端子の第二の電力端子との間に接続されるよう構成された一つまたは複数の第二のトランジスタをさらに有する、態様１８記載の装置。
〔態様２０〕
前記線形増幅器によって生成される出力電圧の絶対値が前記閾値より上であるときに線形動作範囲で前記一つまたは複数の第二のトランジスタを駆動する第二の駆動回路をさらに有する、態様１９記載の装置。
〔態様２１〕
ある時間期間後に前記第二の駆動回路をオフにするタイミング回路をさらに有する、態様２０記載の装置。
〔態様２２〕
前記タイミング回路が、それぞれ抵抗およびキャパシタンスをもつ抵抗器およびキャパシタを有し、前記抵抗およびキャパシタンスが前記時間期間を決定する、態様２１記載の装置。
〔態様２３〕
前記線形増幅器が片側（single-ended）である、態様１記載の装置。
〔態様２４〕
前記線形増幅器の出力を受け取り、前記少なくとも一つの傾斜コイルに前記線形増幅器の出力または前記線形増幅器の前記出力の極性を反転させたものを届ける極性切り換え回路をさらに有する、態様２３記載の装置。
〔態様２５〕
前記極性切り換え回路がHブリッジを有する、態様２４記載の装置。
〔態様２６〕
前記複数の電力端子が大地に対して正の電圧をもつ、態様１記載の装置。
〔態様２７〕
前記線形増幅器が両側（double-ended）である、態様１記載の装置。
〔態様２８〕
前記線形増幅器が、第二の極性の異なる電圧をもつ第二の複数の電力端子の一つまたは複数の第二の電力端子によって電力を与えられるよう構成され、前記線形増幅器に電力を与える前記一つまたは複数の第二の電力端子は、前記第二の極性の異なる線形増幅器出力電圧を生成するよう変えられる、態様２７記載の装置。
〔態様２９〕
前記線形増幅器の入力に接続された出力をもつ電圧増幅器をさらに有する、態様１記載の装置。
〔態様３０〕
前記線形増幅器の出力電圧を受け取り、前記電圧増幅器の入力に前記出力電圧を提供する電圧フィードバック・ループをさらに有する、態様２９記載の装置。
〔態様３１〕
前記磁気共鳴撮像システムが低磁場磁気共鳴撮像システムである、態様１記載の装置。
〔態様３２〕
パルス・シーケンスに従って磁場を生成するよう少なくとも一つの傾斜コイルを駆動するよう構成された線形増幅器を使って、磁気共鳴撮像システムの前記少なくとも一つの傾斜コイルに電力を提供する方法であって、前記線形増幅器は、第一の極性の異なる電圧を供給するよう構成された複数の電力端子の一つまたは複数によって電力を与えられるよう構成されており、当該方法は：
前記線形増幅器によって生成される出力電圧の絶対値がある閾値より下であるときには、前記少なくとも一つの傾斜コイルに電流を提供するために、前記複数の電力端子の少なくとも第一の電力端子によって前記線形増幅器に電力を与え；
前記線形増幅器によって生成される出力電圧の絶対値が前記閾値より上であるときには、前記少なくとも一つの傾斜コイルに電流を提供するために、前記複数の電力端子の少なくとも第二の電力端子によって前記線形増幅器に電力を与えることを含む、
方法。
〔態様３３〕
前記第一の電力端子が第一の電圧をもち、前記第二の電力端子が前記第一の電圧より絶対値が大きい第二の電圧をもつ、態様３２記載の方法。
〔態様３４〕
前記線形増幅器に前記第一の電力端子によって電力を与えることと前記線形増幅器に前記第二の電力端子によって電力を与えることの間の遷移の際には、前記線形増幅器に、前記第一の電力端子および前記第二の電力端子の両方によって電力を与えることをさらに含む、態様３３記載の方法。
〔態様３５〕
前記パルス・シーケンスが複数の傾斜パルスを含み、前記複数の傾斜パルスどうしの間には前記線形増幅器は前記第一の電力端子によって電力を与えられ、前記複数の傾斜パルスのそれぞれのための電流を提供するために前記線形増幅器が前記第二の電力端子によって電力を与えられることに遷移させられる、態様３４記載の方法。
〔態様３６〕
B0磁場を生成するよう構成されたB0磁石と；
少なくとも一つの傾斜コイルと；
前記少なくとも一つの傾斜コイルを動作させるための電力を提供するよう構成された少なくとも一つの電力コンポーネントとを有する磁気共鳴撮像システムであって、前記少なくとも一つの電力コンポーネントは：
第一の極性の異なる電圧を供給するよう構成された複数の電力端子と；
パルス・シーケンスに従って磁場を生成するよう前記少なくとも一つの傾斜コイルに電流を提供するよう構成された線形増幅器とを有し、前記線形増幅器は、前記複数の電力端子の一つまたは複数によって電力を与えられるよう構成され、前記線形増幅器に電力を与える前記複数の電力端子の前記一つまたは複数は、少なくとも部分的には、前記少なくとも一つの出力に基づいて選択される、
磁気共鳴撮像システム。
〔態様３７〕
前記B0磁石が、動作させられるときに、約0.2T以下かつ約0.1T以上の場の強さをもつB0磁場を生成するよう構成されている、態様３６記載の磁気共鳴撮像システム。
〔態様３８〕
前記B0磁石が、動作させられるときに、約0.1T以下かつ約50mT以上の場の強さをもつB0磁場を生成するよう構成されている、態様３６記載の磁気共鳴撮像システム。
〔態様３９〕
前記B0磁石が、動作させられるときに、約50mT以下かつ約20mT以上の場の強さをもつB0磁場を生成するよう構成されている、態様３６記載の磁気共鳴撮像システム。
〔態様４０〕
前記B0磁石が、動作させられるときに、約20mT以下かつ約10mT以上の場の強さをもつB0磁場を生成するよう構成されている、態様３６記載の磁気共鳴撮像システム。
〔態様４１〕
三次元でのエンコードを提供するよう、前記少なくとも一つの傾斜コイルが、少なくとも一つの第一の傾斜コイル、少なくとも一つの第二の傾斜コイルおよび少なくとも一つの第三の傾斜コイルを有しており、前記少なくとも一つの電力コンポーネントが、前記少なくとも一つの第一の傾斜コイル、前記少なくとも一つの第二の傾斜コイルおよび前記少なくとも一つの第三の傾斜コイルに電力を提供するよう構成されている、態様３６記載の磁気共鳴撮像システム。
〔態様４２〕
磁気共鳴撮像システムの少なくとも一つの傾斜コイルを動作させるための電力を提供する装置であって：
パルス・シーケンスに従って前記少なくとも一つの傾斜コイルを駆動する出力を生成するよう構成された線形増幅器と；
前記線形増幅器に電力を与えるよう可変電源電圧を生成するよう構成された少なくとも一つの電力変換器と；
前記線形増幅器の出力に基づいて前記可変電源電圧を変えるよう前記少なくとも一つの電力変換器を制御するよう構成されている少なくとも一つのコントローラとを有する、
装置。
〔態様４３〕
前記パルス・シーケンスは複数の傾斜パルスを含み、前記少なくとも一つのコントローラは、前記パルス・シーケンスに従って前記少なくとも一つの傾斜コイルに電力を与えるために必要とされる変化する電力需要に対応して前記可変電源電圧を変えるよう構成されている、態様４２記載の装置。
〔態様４４〕
前記少なくとも一つのコントローラが、前記複数の傾斜パルスの各傾斜パルスの上昇端に対応して前記可変電源電圧を高めるよう構成されている、態様４３記載の装置。
〔態様４５〕
前記少なくとも一つのコントローラが、前記複数の傾斜パルスの各傾斜パルスの下降端に対応して前記可変電源電圧を低下させるよう構成されている、態様４４記載の装置。
〔態様４６〕
前記少なくとも一つの電力変換器が、前記線形増幅器に電力を与える可変の正の電源電圧を生成するよう構成された第一の電力変換器と、前記線形増幅器に電力を与える可変の負の電源電圧を生成するよう構成された第二の電力変換器とを有する、態様４２記載の装置。
〔態様４７〕
前記少なくとも一つのコントローラが、前記線形増幅器の出力電圧に基づいて前記可変の負の電源電圧を変えるよう前記第二の電力変換器を制御するよう構成されている、態様４６記載の装置。
〔態様４８〕
前記パルス・シーケンスは複数の傾斜パルスを含み、前記少なくとも一つのコントローラは、前記パルス・シーケンスに従って前記少なくとも一つの傾斜コイルに電力を与えるために必要とされる変化する電力需要に対応して前記可変の正の電源電圧および前記可変の負の電源電圧を変えるよう構成されている、態様４７記載の装置。
〔態様４９〕
前記電力変換器が、前記磁気共鳴撮像システムのB0場の強さに関連するラーモア周波数より上のスイッチング周波数で切り換えを行なうよう構成されているスイッチング電力変換器を有する、態様４２記載の装置。
〔態様５０〕
前記磁気共鳴撮像システムは低磁場磁気共鳴撮像システムである、態様４９記載の装置。
〔態様５１〕
パルス・シーケンスに従って磁場を生成するよう少なくとも一つの傾斜コイルに電流を提供するよう構成された線形増幅器を使って、磁気共鳴撮像システムの前記少なくとも一つの傾斜コイルに電力を提供する方法であって：
少なくとも一つの固定電力供給を、前記線形増幅器に電力を与えるための少なくとも一つの可変電源電圧に変換する段階と；
前記線形増幅器の出力に基づいて前記可変電源電圧を変える段階と；
前記パルス・シーケンスに従って前記少なくとも一つの傾斜コイルを駆動する出力を生成するよう前記線形増幅器を制御する段階とを含む、
方法。
〔態様５２〕
前記パルス・シーケンスは複数の傾斜パルスを含み、前記少なくとも一つの可変電源電圧を変えることは、前記パルス・シーケンスに従って前記少なくとも一つの傾斜コイルに電力を与えるために必要とされる変化する電力需要に対応して前記少なくとも一つの可変電源電圧を変えることを含む、態様５１記載の方法。
〔態様５３〕
前記少なくとも一つの可変電源電圧を変えることが、前記複数の傾斜パルスの各傾斜パルスの上昇端に対応して前記少なくとも一つの可変電源電圧を高めることを含む、態様５２記載の方法。
〔態様５４〕
前記少なくとも一つの可変電源電圧を変えることが、前記複数の傾斜パルスの各傾斜パルスの下降端に対応して前記少なくとも一つの可変電源電圧を低下させることを含む、態様５３記載の方法。
〔態様５５〕
B0磁場を生成するよう構成されたB0磁石と；
少なくとも一つの傾斜コイルと；
前記少なくとも一つの傾斜コイルを動作させるための電力を提供するよう構成された少なくとも一つの電力コンポーネントとを有する磁気共鳴撮像システムであって、前記少なくとも一つの電力コンポーネントは：
パルス・シーケンスに従って前記少なくとも一つの傾斜コイルを駆動する出力を生成するよう構成された線形増幅器と；
前記線形増幅器に電力を与える可変電源電圧を生成するよう構成された少なくとも一つの電力変換器と；
前記線形増幅器の出力に基づいて前記可変電源電圧を変えるよう前記少なくとも一つの電力変換器を制御するよう構成された少なくとも一つのコントローラとを有する、
磁気共鳴撮像システム。
〔態様５６〕
前記B0磁石が、動作させられるときに、約0.2T以下かつ約0.1T以上の場の強さをもつB0磁場を生成するよう構成されている、態様５５記載の磁気共鳴撮像システム。
〔態様５７〕
前記B0磁石が、動作させられるときに、約0.1T以下かつ約50mT以上の場の強さをもつB0磁場を生成するよう構成されている、態様５５記載の磁気共鳴撮像システム。
〔態様５８〕
前記B0磁石が、動作させられるときに、約50mT以下かつ約20mT以上の場の強さをもつB0磁場を生成するよう構成されている、態様５５記載の磁気共鳴撮像システム。
〔態様５９〕
前記B0磁石が、動作させられるときに、約20mT以下かつ約10mT以上の場の強さをもつB0磁場を生成するよう構成されている、態様５５記載の磁気共鳴撮像システム。
〔態様６０〕
三次元でのエンコードを提供するよう、前記少なくとも一つの傾斜コイルが、少なくとも一つの第一の傾斜コイル、少なくとも一つの第二の傾斜コイルおよび少なくとも一つの第三の傾斜コイルを有しており、前記少なくとも一つの電力コンポーネントが、前記少なくとも一つの第一の傾斜コイル、前記少なくとも一つの第二の傾斜コイルおよび前記少なくとも一つの第三の傾斜コイルに電力を提供するよう構成されている、態様５５記載の磁気共鳴撮像システム。
〔態様６１〕
磁気共鳴撮像システムの少なくとも一つの傾斜コイルを駆動するための装置であって、当該装置は：
前記磁気共鳴撮像システムのB0磁場強度に関連付けられたラーモア周波数より上のスイッチング周波数で切り換えを行なうよう構成されたスイッチング電力変換器と；
パルス・シーケンスに従って前記少なくとも一つの傾斜コイルを駆動するよう前記スイッチング電力変換器を制御するよう構成されたコントローラとを有する、
装置。
〔態様６２〕
前記B0磁場強度が約0.2T以下かつ約0.1T以上である、態様６１記載の装置。
〔態様６３〕
前記B0磁場強度が約0.1T以下かつ約50mT以上である、態様６１記載の装置。
〔態様６４〕
前記B0磁場強度が約50mT以下かつ約20mT以上である、態様６１記載の装置。
〔態様６５〕
前記B0磁場強度が約20mT以下かつ約10mT以上である、態様６１記載の装置。
【図１】
0006800164.tif 000002
【図２】
0006800164.tif 000003
【図３】
0006800164.tif 000004
【図４Ａ】
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【図４Ｂ】
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【図５Ａ】
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【図５Ｂ】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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【図１３】
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【図１４Ａ】
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【図１４Ｂ】
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【図１５】
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【図１５Ｄ】
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【図１６Ａ】
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【図１６Ｂ】
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