(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
制御情報と時間幅データを含むコードが時刻順に配列されたパルスシーケンスをコード化して格納し、前記コードを読出してパルス群を発生させるためのパルスシーケンスを出力するパルスシーケンス制御方法において、パルス群を、パルスの特徴に応じて複数種に分類するステップと、分類された複数のパルス列の各単位パルスデータをそれぞれ異なるセグメントメモリに記憶するステップと、少なくとも前記各パルス列の発生順序を含むスケジュールを記憶するステップと、前記スケジュールに基いて前記各セグメントメモリから各単位パルスデータを読出してパルスシーケンスを出力するステップとを備えたことを特徴とするパルスシーケンス制御方法。
【請求項２】
請求項１において、前記パルス群をパルスの特徴に応じて複数に分類するステップは、各パルスの振幅と位相に関する特徴によって分類することを特徴とするパルスシーケンス制御方法。
【請求項３】
請求項１において、前記スケジュールを記憶するステップは、前記各セグメントメモリから前記パルスデータを読出すための、時刻と順序とを含めたスケジュールを記憶することを特徴とするパルスシーケンス制御方法。
【請求項４】
請求項１において、スケジュールシーケンサにおいて、スケジュールメモリからスケジュールデータを読出して、読出し部に対して、読出しタイミングと読出し対象となるセグメントメモリを指示するステップと、前記読出し部において、前記セグメントメモリからのデータを読出して、パルスシーケンスを出力するステップとを備えたことを特徴とするパルスシーケンス制御方法。
【請求項５】
請求項１において、変数データメモリに変数データを記憶するステップと、スケジュールメモリの情報に基くタイミングで、前記変数データメモリから前記変数データを読出して、前記セグメントメモリの記憶データを更新するステップとを備えたことを特徴とするパルスシーケンス制御方法。
【請求項６】
請求項１において、パルスシーケンス情報に基く周期毎の更新データをバッファメモリに記憶するステップと、このバッファメモリから前記周期毎の更新データを読出し、変数データメモリに書込むステップと、スケジュールメモリの情報に基くタイミングで、前記変数データメモリから前記変数データを読出して、前記セグメントメモリの記憶データを更新するステップとを備えたことを特徴とするパルスシーケンス制御方法。
【請求項７】
請求項１において、前記各セグメントメモリから各単位パルスデータを読出してパルスシーケンスを出力するステップは、前記セグメントメモリ上に保存されたパルスシーケンスと同一の制御コード構造で出力することを特徴とするパルスシーケンス制御方法。
【請求項８】
制御情報と時間幅データを含むコードが時刻順に配列されたパルスシーケンスをコード化して格納し、前記コードを読出してパルス群を発生させるためのパルスシーケンスを出力するパルスシーケンス制御方法において、パルス群を、パルスの特徴に応じて複数種に分類するステップと、分類された複数のパルス列の各単位パルスデータをそれぞれ異なるセグメントメモリに記憶するステップと、少なくとも前記各パルス列の発生順序を含むスケジュールを記憶するステップと、前記スケジュールに基いて前記各セグメントメモリから各単位パルスデータを読出してパルスシーケンスを出力するステップと、前記セグメントメモリ毎の変数部の位置と更新値のデータ及び前記セグメントメモリの読出しと書込みを行う順番とタイミングのデータの周期毎の変数データを記憶させるステップと、前記変数データに基き前記セグメントメモリの記憶データを更新するステップを備えたことを特徴とするパルスシーケンス制御方法。
【請求項９】
制御情報と時間幅のデータからなるコードが時間順に配列されたパルスシーケンスをコード化してシーケンス実行メモリに格納し、このシーケンス実行メモリから前記コードを読出して前記パルスシーケンスに対応するパルス群を発生させるためのパルスシーケンスコードを出力するパルスシーケンス制御装置において、前記パルス群の各パルスの特徴に応じて複数種に分類した複数のパルス列の各単位パルスデータをそれぞれ記憶する複数のセグメントメモリと、少なくとも前記各パルス列の読出し順序を記憶するスケジュールメモリと、このスケジュールメモリの情報に基く順序で、複数の前記セグメントメモリから前記各単位パルスデータを読出す読出し部とを備えたことを特徴とするパルスシーケンス制御装置。
【請求項１０】
請求項９において、複数の前記セグメントメモリは、各単位パルスの振幅と位相を含む特徴データを記憶していることを特徴とするパルスシーケンス制御装置。
【請求項１１】
請求項９において、前記スケジュールメモリは、前記各セグメントメモリから前記各単位パルスデータを読出すための、時刻と順序とを含むスケジュールを記憶することを特徴とするパルスシーケンス制御装置。
【請求項１２】
請求項９において、前記セグメントメモリからのデータを読出して、パルスシーケンスを出力する読出し部と、前記スケジュールメモリからスケジュールデータを読出して、前記読出し部に、読出しタイミングと読出し対象となるセグメントメモリを指示するスケジュールシーケンサとを備えたことを特徴とするパルスシーケンス制御装置。
【請求項１３】
請求項９において、変数データを記憶する変数データメモリと、前記スケジュールメモリの情報に基くタイミングで、前記変数データメモリから前記変数データを読出して、前記セグメントメモリの記憶データを更新する読出し／書込み部とを備えたことを特徴とするパルスシーケンス制御装置。
【請求項１４】
請求項９において、パルスシーケンス情報に基く周期毎の更新データを記憶するバッファメモリと、このバッファメモリから前記周期毎の更新データを読出し、変数データメモリに書込むとともに、前記スケジュールメモリの情報に基くタイミングで、前記変数データメモリから前記変数データを読出して、前記セグメントメモリの記憶データを更新する読出し／書込み部とを備えたことを特徴とするパルスシーケンス制御装置。
【請求項１５】
請求項９において、前記読出し部は、前記セグメントメモリ上に保存されたパルスシーケンスと同一の制御コード構造で出力するように構成したことを特徴とするパルスシーケンス制御装置。
【請求項１６】
請求項９において、前記スケジュールメモリは、複数の前記セグメントメモリの読出しと書込みを行う順番とタイミングを保持しており、前記セグメントメモリ毎に書込みを行う書込み部と、前記スケジュールメモリから読出した情報に基いて、前記読出しと書込みのタイミングを前記読出し部と前記書込み部に指示するスケジュールシーケンサとを備えたことを特徴とするパルスシーケンス制御装置。
【請求項１７】
請求項１６において、前記セグメントメモリ毎の変数部の位置と更新値のデータ及び前記セグメントメモリの読出しと書込みを行う順番とタイミングのデータの周期毎の変数データを記憶する変数メモリと、前記変数データに基き前記セグメントメモリの記憶データを周期毎に更新する更新部とを備えたことを特徴とするパルスシーケンス制御装置。
【請求項１８】
請求項１６において、前記スケジュールシーケンサは、異なるセグメントメモリを指示するデータを同時又は短時間間隔で前記読出し部と書込み部に出力するように構成され、その出力径路の少なくとも一方に遅延手段を備えたことを特徴とするパルスシーケンス制御装置。
【請求項１９】
磁石と、高周波信号を発生させる手段と、前記高周波信号を測定対象に照射する手段と、測定対象の量子状態変化から放出される信号を検出する手段を備えた核磁気共鳴装置において、制御情報と時間幅のデータからなるコードが時間順に配列されたパルスシーケンスをコード化してシーケンス実行メモリに格納し、このシーケンス実行メモリから前記コードを読出して前記パルスシーケンスに対応するパルス群を発生させるためのパルスシーケンスコードを出力するパルスシーケンス制御装置であって、前記パルス群の各パルスの特徴に応じて複数種に分類した複数のパルス列の各単位パルスデータをそれぞれ記憶する複数のセグメントメモリと、少なくとも前記各パルス列の読出し順序を記憶するスケジュールメモリと、このスケジュールメモリの情報に基く順序で、複数の前記セグメントメモリから前記各単位パルスデータを読出しパルスシーケンスコードを出力する読出し部と、このパルスシーケンスコードに基いて前記高周波信号を発生させる手段とを備えたことを特徴とする核磁気共鳴装置。
【請求項２０】
磁石と、高周波信号を発生させる手段と、前記高周波信号を測定対象に照射する手段と、測定対象の量子状態変化から放出される信号を検出する手段を備えた電子スピン共鳴装置において、制御情報と時間幅のデータからなるコードが時間順に配列されたパルスシーケンスをコード化してシーケンス実行メモリに格納し、このシーケンス実行メモリから前記コードを読出して前記パルスシーケンスに対応するパルス群を発生させるためのパルスシーケンスコードを出力するパルスシーケンス制御装置であって、前記パルス群の各パルスの特徴に応じて複数種に分類した複数のパルス列の各単位パルスデータをそれぞれ記憶する複数のセグメントメモリと、少なくとも前記各パルス列の読出し順序を記憶するスケジュールメモリと、このスケジュールメモリの情報に基く順序で、複数の前記セグメントメモリから前記各単位パルスデータを読出しパルスシーケンスコードを出力する読出し部と、このパルスシーケンスコードに基いて前記高周波信号を発生させる手段とを備えたことを特徴とする電子スピン共鳴装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、複雑なパルスシーケンスを高速に作成するパルスシーケンス制御方法及び装置並びにそれらを用いた核磁気共鳴装置及び電子スピン共鳴装置に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
核磁気共鳴装置（ＮＭＲ：Nuclear Magnetic Resonance）は、磁石中に置かれた測定対象に、高周波磁場を照射し、測定対象中にある原子核スピン（以下核スピン）の量子状態変化により発せられる信号を検出する装置である。
【０００３】
核スピンの状態変化は、高周波磁場の周波数、位相、強度、照射する時間幅、あるいは振幅変調の形状等により異なる。この点を利用し、周波数、位相、強度、照射する時間幅、もしくは振幅変調の形状の異なる複数の高周波磁場を組み合わせて測定対象に照射することにより、核スピンの量子状態を操作することができる。ここでの複数の高周波の組み合わせをパルスシーケンスと呼ぶ。
【０００４】
核磁気共鳴装置のユーザは、測定の目的に合わせて適切なパルスシーケンスを用い、核スピンの量子状態を操作する。核スピンの量子状態とパルスシーケンスに関しては、例えば、非特許文献１に開示されている。
【０００５】
高周波磁場は、通常測定対象付近に配置された高周波コイルに高周波電流を流すことにより作られる。高周波電流は、核磁気共鳴装置の送信電気回路で作られる。送信電気回路は、一般的に信号発生器、スイッチ、振幅変調器、位相変調器、周波数変調器、周波数変換器、増幅器、減衰器、並びにフィルタ等からなる。最近では、ディジタル技術の進歩により、信号発生器の中に、振幅変調器、位相変調器、あるいは周波数変調器などを統合した直接ディジタル合成器（Direct Digital Synthesizer）を用いることで、送信電気回路を単純化している。
【０００６】
パルスシーケンス制御装置は、ユーザがパルスシーケンスで指定した高周波磁場を測定対象に照射するために、送信電気回路を制御する装置である。パルスシーケンス制御装置は、送信電気回路に対し、複雑なパルスシーケンスに対応する複雑な制御を高い時間分解能と速い制御速度で行うことが求められる。
【０００７】
パルスシーケンスは、測定対象の分子量が大きくなればなるほど、複雑になる傾向がある。測定対象の分子量が大きければ、近い距離の中に多数の核スピンが存在する。近くに存在する核スピンは互いに相互作用し、異なる量子状態を持つ。多数の核スピンを持つ分子では、核スピンの量子状態が複雑になり、測定される信号も数多くの周波数成分を持ち複雑になる。
【０００８】
複雑な信号から、測定目的に合う所望の信号を識別することは一般的に困難である。この困難は、適切なパルスシーケンスを用い核スピンの量子状態を操作することで、低減できる。核スピンの量子状態を操作すれば、核スピン間の相互作用を低減し測定される信号の持つ周波数成分の数を減らすことができる。
【０００９】
以上の理由から、測定対象の分子量が大きくなると、所望信号を引き出すためのパルスシーケンスもより複雑になる傾向を持つ。
【００１０】
複雑なパルスシーケンスには、例えば、非特許文献２に記載されているＨＮ（ＣＯ）ＣＡがある。ＨＮ（ＣＯ）ＣＡパルスシーケンスは、高分子量のタンパク質の構造解析に用いられる。ＨＮ（ＣＯ）ＣＡパルスシーケンスは、特定の量子状態にある核スピンのみを操作するために振幅変調パルスを多く使っている。
【００１１】
振幅変調パルスの包落線は量子力学の計算から求められたものである。量子力学の計算から得た振幅変調パルスの包落線は、理想のものであり、時間に対し連続的な関数で表現される。そのため、ユーザは、振幅変調パルスをパルスシーケンスに組み込む時、測定対象中の核スピンが振幅変調パルスにより量子力学の計算で得た量子状態の変化と同じ変化を示すことを期待する。
【００１２】
しかし、核磁気共鳴装置は、振幅変調パルスを、異なる振幅を持つ数百〜数千個の矩形パルスを順次出力することにより実現する。そのため、核磁気共鳴装置により実現される実際の振幅変調パルスは、量子力学の計算から求めた理想の振幅変調パルスの近似である。実際の振幅変調パルスを構成する矩形波パルスの数を増やし、個々の矩形波パルスの時間幅を短くすれば、実際の振幅変調パルスは、理想の振幅変調パルスに近づく。
【００１３】
ユーザの期待を満たすために、パルスシーケンス制御装置は、送信電気回路に対し、多くのパルスからなるパルスシーケンスに対応する複雑な制御を高い時間分解能と速い制御速度で行うことが求められる。
【００１４】
核磁気共鳴装置で用いられる複雑なパルスには、振幅変調パルスの他に、周波数変調パルスや位相変調パルス、さらに、振幅と周波数、位相の組み合わせで変調された複合変調パルスなどがある。核磁気共鳴装置が実際に出力する変調パルスは、何れの変調パルスにおいても、理想の変調パルスを、一定の周波数と位相、振幅を持つ複数の矩形波パルスを組み合わせて近似したものである。
【００１５】
ユーザは、パルスシーケンス制御装置に対し、送信電気回路に対する複雑な制御を高い時間分解能と速い制御速度で行うことを要求する。ユーザのパルスシーケンス制御装置に対する要求は、核磁気共鳴方法が発展し、測定対象の分子量が大きくなるとともに、益々強くなっている。
【００１６】
パルスシーケンス制御装置は、制御情報と時間幅のデータからなるコードが時間順に配列されたパルスシーケンスコードをシーケンス実行メモリに格納し、そこから読出して送信電気回路へ出力することで、所定のパルスシーケンスを発生させる。
【００１７】
特許文献１に開示されているパルスシーケンス制御装置は、パルスシーケンスコードの測定周期毎の更新内容を格納するテーブルと、測定周期単位のパルスシーケンスコードをそれぞれ格納する２個のシーケンス実行メモリを備えている。そして、テーブルに従って一方のシーケンス実行メモリよりパルスシーケンスを発生させている間に、他方のシーケンス実行メモリの変数部を更新するように、２個のシーケンス実行メモリを交互に切替えてパルスシーケンスを発生させている。このパルスシーケンス制御装置において、制御情報は、核磁気共鳴装置の状態を短いビット長にコード化したものである。特許文献１によれば、この構成のパルスシーケンス制御装置は、測定周期の短縮にも対応でき、無限にパルスシーケンスを発生させることができる。
【００１８】
他方、特許文献２に開示されているパルスシーケンス制御装置は、測定周期単位のパルスシーケンスコードを格納する複数のパルスシーケンス実行メモリと、パルスシーケンスコードを同時並行に解読する複数のデコーダを備えている。さらに、パルスシーケンスコードの測定周期毎の更新内容を格納するテーブルを備える。このパルスシーケンスコードは、時間幅と、核磁気共鳴装置の状態を表すアセンブリ語からなる制御情報の他に、その状態毎の更新要否を示すフラグ部も含む。
【００１９】
特許文献２によれば、この構成のパルスシーケンス制御装置は、複数のデコーダを設けることにより、制御情報を１クロックで解読でき、また、パルスシーケンス実行メモリの書き換え速度を向上できる。このため、短い測定周期でも、複雑なパルスシーケンスを高い時間分解能で処理できる。
【００２０】
【特許文献１】特公平６−２６３０５号公報
【特許文献２】特開平５−２７７０５号公報
【非特許文献１】Richard R. Ernst:“Nuclear Magnetic Resonance Fourier Transform Spectroscopy Nobel Lecture”,1992
【非特許文献２】Stefan Berger, Siegmar Braun:“2001 and More NMR Experiments”,705-710, WILEY-VCH, 2004
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【００２１】
いずれの前記特許文献におけるパルスシーケンス制御装置も、シーケンス実行メモリは１回の測定周期分のパルスシーケンスコードを記録している。そのため、シーケンス実行メモリは、少なくとも、１回の測定周期分のパルスシーケンスコードを記録するために必要な容量を持たなければならない。
【００２２】
しかし、１回の測定周期分のパルスシーケンスコードを記録するために必要なメモリ容量は、パルスシーケンスが複雑になればなるほど大きくなる。メモリ容量が大きくなると、回路規模が増大するだけでなく、パルスシーケンスの時間分解能向上の妨げになる。
【００２３】
シーケンス実行メモリの容量が小さければ、パルスシーケンスコードを処理する集積回路チップの中に実装したオンチップメモリを、シーケンス実行メモリとして使うことができる。オンチップメモリのデータ入出力速度は、集積回路の外に別途設けたメモリに比べて格段に速い。従って、シーケンス実行メモリの必要容量を、オンチップメモリの容量以下にすることができれば、パルスシーケンスの時間分解能を、外付けメモリのデータ入出力速度以上に上げることができる。
【００２４】
本発明の目的は、パルスシーケンスの時間分解能を向上できるパルスシーケンス制御方法又は装置を提供することである。
【００２５】
本発明の他の目的は、パルスシーケンスの時間分解能を向上できる核磁気共鳴装置又は電子スピン共鳴装置を提供することである。
【００２６】
また、本発明の他の目的は、パルスシーケンスの時間分解能を、外付けメモリのデータ入出力速度以上に上げることができるパルスシーケンス制御方法又は装置を提供することである。
【００２７】
本発明のさらに他の目的は、パルスシーケンスの時間分解能を、外付けメモリのデータ入出力速度以上に上げることができる核磁気共鳴装置又は電子スピン共鳴装置を提供することである。
【課題を解決するための手段】
【００２８】
本発明は、その一面において、制御情報と時間幅データを含むコードが時刻順に配列されたパルスシーケンスをコード化して格納し、前記コードを読出してパルス群を発生させるためのパルスシーケンスを出力するパルスシーケンス制御において、パルス群を、パルスの特徴に応じて複数種に分類し、分類された複数のパルス列の各単位パルスデータをそれぞれ異なるセグメントメモリに記憶し、少なくとも前記各パルス列の発生順序を含むスケジュールを記憶し、前記スケジュールに基いて前記各セグメントメモリから各単位パルスデータを読出してパルスシーケンスを出力することを特徴とする。
【発明の効果】
【００２９】
本発明の望ましい実施態様によれば、測定周期分のパルスシーケンスコードを記録するために必要な容量より少ないシーケンス実行メモリの容量でパルスシーケンスを制御でき、パルスシーケンスの時間分解能を向上できる。
【００３０】
また、本発明の望ましい実施態様によれば、パルスシーケンスの時間分解能を向上できる核磁気共鳴装置又は電子スピン共鳴装置を提供することができる。
【００３１】
さらに、本発明の望ましい実施態様によれば、パルスシーケンスの時間分解能を、外付けメモリのデータ入出力速度以上に上げることができるパルスシーケンス制御方法又は装置を提供することができる。
【００３２】
本発明によるその他の目的と特徴は、以下に述べる実施例の説明の中で明らかにする。
【発明を実施するための最良の形態】
【００３３】
以下、図面を参照して、本発明の実施例を説明する。
【００３４】
図１は、本発明の一実施例による核磁気共鳴装置の制御ブロック構成図である。
【００３５】
測定対象１は、磁石２の中に置かれ、その周囲には高周波コイル３１，３２が配置されている。高周波コイル３１，３２は、１つでも良いし複数でもよい。高周波コイル３１，３２は、送受信切替え回路４に、高周波用同軸ケーブルで繋がっている。
【００３６】
送受信切替え回路４は、別の高周波用同軸ケーブルにより送信電気回路５、受信電気回路６と繋がっている。送信電気回路５から送受信切替え回路４には、図1には省略しているが、送受信切替えを指示する制御信号用のケーブルも配線されている。送受信切替え回路４は、このケーブルを通じて送信電気回路が出す制御信号を受け、送信時には、送信電気回路５と高周波コイル３１，３２を、受信時には受信電気回路６と前記高周波コイル３１，３２を繋ぐ。
【００３７】
図１の例には、高周波磁場を測定対象１に照射する時と、測定対象１から放出される高周波信号を検出する時に、同じ高周波コイル３１，３２を用いる構成を示しているが、その他の構成においても本発明は有効である。その他の構成とは、例えば、前記照射と信号検出に異なる高周波コイル３１，３２を用いる構成、信号検出に磁力を用いる構成、信号検出にＳＱＵＩＤを用いる構成、あるいは信号検出に光学的な方法を用いる構成などが知られている。
【００３８】
本発明のパルスシーケンス制御装置は、送信電気回路５の制御に係るものであり、信号検出の方法とは直接関係ないため、信号検出に用いる装置構成に係らず有効である。
【００３９】
送信電気回路５は、１つ若しくは複数のチャンネル回路７（７１，７２，…７Ｎ）からなり、各チャンネル回路７１，７２，…７Ｎは、各々高周波電気信号を出力できる。このような構成により、測定対象中にある複数種類の核スピン、例えば水素と炭素同位体１３Ｃと窒素同位体１５Ｎの核スピンに同時に高周波を照射できる。
【００４０】
チャンネル回路７（７１，７２，…７Ｎ）は、本発明のパルスシーケンス制御装置８（８１，８２，…８Ｎ）により制御される。パルスシーケンス制御装置８（８１，８２，…８Ｎ）は、図１に示すようにチャンネル回路７１，７２，…７Ｎ毎に設けても良いし、１つのパルスシーケンス制御装置８で複数のチャンネル回路７１，７２，…７Ｎを制御してもよい。
【００４１】
チャンネル回路７１，７２，…７Ｎ毎に専用のパルスシーケンス制御装置８１，８２，…８Ｎを設ければ、個々のパルスシーケンス制御装置８１，８２，…８Ｎの制御量が減る。制御量が減れば、パルスシーケンス制御装置８１，８２，…８Ｎのシーケンス実行メモリ量や回路及び処理の複雑度を低減でき、パルスシーケンスの時間分解能を向上できる。また、パルスシーケンス制御装置８の制御量は、送信電気回路５に実装されたチャンネル回路７１，７２，…７Ｎの数Ｎに係らず一定である。このため、パルスシーケンス制御装置８（８１，８２，…８Ｎ）の構成を変えることなく、追加するだけでチャンネル回路７（７１，７２，…７Ｎ）の増設に対応できる利点もある。
【００４２】
複数のチャンネル回路７１，７２，…７Ｎを１つのパルスシーケンス制御装置８で制御する構成では、核磁気共鳴装置全体の構成がより単純になり、装置全体の保守性に有利である。また、この構成によれば、パルスシーケンス制御装置８の処理能力を最大限利用することができ、核磁気共鳴装置全体のコストを低減できる利点もある。
【００４３】
トリガー(Trigger)信号発生回路９は、パルスシーケンス制御装置８と受信電気回路６に、動作の開始を指示するトリガー信号を送信し、パルスシーケンス制御装置８と受信電気回路６の動作タイミングを合わせる。
【００４４】
受信電気回路６は、トリガー信号発生回路９が送るトリガー信号により動作を開始し、高周波コイル３１，３２により検出された高周波信号をディジタルデータに変換し、核磁気共鳴装置（ＮＭＲ）制御器１０に伝送する。
【００４５】
核磁気共鳴装置制御器１０は、核磁気共鳴装置の受信電気回路６、パルスシーケンス制御装置８、及びトリガー信号発生回路９を制御する。核磁気共鳴装置制御器１０は、ユーザによるコンピュータ１１を通して、パルスシーケンスや受信電気回路の設定等を受け、該当する装置及び回路に送る。また、核磁気共鳴装置制御器１０は、受信電気回路６が出力するディジタルデータを、ユーザのコンピュータ１１に伝送する。
【００４６】
ユーザのコンピュータ１１は、核磁気共鳴装置とユーザとのユーザーインタフェースであり、ディスプレイ１２を有する。
【００４７】
図２は、本発明の一実施例によるパルスシーケンス制御装置８の構成を示すブロック図である。
【００４８】
パルスシーケンス制御装置８は、バスインタフェース２０を経由して、核磁気共鳴装置制御器１０からパルスシーケンス情報を受信する。パルスシーケンス情報には、まず、読出しスケジュールデータＲＳと、セグメントメモリ毎の出力状態データＯＳ０〜ＯＳＭｍと、セグメントメモリ毎の変数データＵＶ１〜ＵＶｍがある。次に、測定周期毎の上記各データの更新データを含む。以下では、前者を初期化データ、後者を更新データと呼ぶ。
【００４９】
ここで、パルスシーケンス制御装置８の詳細を説明する前に、図３〜５により、本発明の一実施例によるメモリ毎のデータ構造について説明しておくこととする。
【００５０】
図３は、本発明の一実施例によるセグメントメモリ毎の出力状態データの構造を示す。図３の中で、Timeは当該行の出力状態に留まる時間、Freq.はチャンネル回路７から出力される高周波信号の周波数制御値である。また、Phaseは同高周波信号の位相制御値、Amp.は同高周波信号の振幅制御値、Levelは同高周波信号のパワーレベル制御値である。
【００５１】
パルスシーケンス制御装置８が、チャンネル回路７へ出力するパルスシーケンス制御コードも図３の構造を有する。
【００５２】
図４は、本発明の一実施例によるデータ更新に係る諸データ、即ち、セグメント毎の変数データと、測定周期毎の更新データの構造を示す図である。
【００５３】
図４のRowとColumnは、各々更新されるデータを格納するメモリをマトリックスに表した場合の、行と列のインデックスである。Valueは、更新する値である。例えば、図３に示したセグメントメモリ毎の出力状態データの３行目のFreq.データを更新する場合は、Freq.が４８ビットであるため、１６ビットずつ３回に分けて更新することとなり、３行で表す。
【００５４】
本発明のデータ更新に係る諸データを表現するデータの構造は、図４の他にも、Pos.とValueのみからなるものでもよい。更新されるデータを格納するメモリをマトリックスではなく1次元のベクトルとして表すと、更新されるデータの位置はベクトルの先頭に対する1次元上の位置インデックスPos.で指定できる。この構造は、図４の構造に比べ、データの位置指定が1回の演算でできるため処理速度が向上される点と、行と列の２つであったインデックスが１つになるため、メモリが節約できる点で有利である。一方、インデックスを予め計算する処理が追加される弱点がある。
【００５５】
図５は、本発明の一実施例による読出しスケジュールデータの構造図である。
【００５６】
図５の中で、Timeは当該セグメントメモリに留まる時間、SegMem.No.はセグメントメモリの番号を表す。
【００５７】
さて、図２に戻って、パルスシーケンス制御装置８の詳細を説明する。
【００５８】
バスインタフェース２０から受信されたパルスシーケンス情報は、メモリ（ＲＡＭ）２１に保存される。この受信と保存の際には、例えば、ダイレクトメモリアクセス（Direct Memory Access）方式により、マイクロプロセッサ２２に負荷を掛けることなく保存することができる。その他に、マイクロプロセッサ２２でパルスシーケンス情報に欠落のないことを確認してから、メモリ２１に保存することもできる。この方式では、マイクロプロセッサ２２の負荷が増すが、通信エラーに対しては強くなる。
【００５９】
バッファメモリ２３は、マイクロプロセッサ２２とパルスシーケンス制御コード出力部２４の両方から書込みと読出しができるメモリである。このようなメモリは、例えば、デュアルポートメモリを用いることで実現できる。他にも、例えば、メモリバスを切替えることでも実現できる。
【００６０】
バッファメモリ２３の内部は、次の各データに対応したメモリ領域に分割されている。すなわち、セグメント読出しスケジュールデータ、セグメントメモリ毎の出力状態データ、セグメントメモリ毎の変数データ、及び測定周期毎のこれらデータの更新データであり、対応したメモリ領域に分割される。
【００６１】
バッファメモリ２３の内部には、また、各メモリ領域の更新状態を示す更新フラグテーブルを設ける。更新フラグテーブル中の各フラグは、出力状態毎ではなく、メモリ領域毎の更新要否を表すものである。そのため、フラグの数は、パルスシーケンスの複雑度と共に増加する出力状態の数に係らずほぼ一定である。従って、更新フラグテーブルを用いる本方式では、更新フラグを確認する処理によりパルスシーケンスの処理速度が低下することを軽減できる。
【００６２】
更新フラグテーブルの中で、初期化データに対応するフラグは、更新要求を示す内容、例えば、ゼロに初期化し、更新データに対応するフラグは、更新済みを示す内容、例えば「１」に初期化する。
【００６３】
マイクロプロセッサ２２は、測定開始時には、初期化データを、メモリ２１から読込みバッファメモリ２３に書き込む。
【００６４】
測定を開始した後、マイクロプロセッサ２２は、更新フラグテーブルの中で、更新データに対応する各フラグを監視し、更新要求を発見したら、該当更新データをメモリ２１から読み込み、バッファメモリ２３の該当領域に書き込む。更新フラグテーブルの中で初期化データに対応する各フラグは監視しない。
【００６５】
マイクロプロセッサ２２は、前記各データをバッファメモリ２３に書込み終えたら、更新フラグテーブルの該当フラグに、更新済みを書き込む。
【００６６】
パルスシーケンス制御コード出力部２４は、周期的にバッファメモリ２３の更新フラグテーブルを監視する。監視周期と監視するフラグは、パルスシーケンス制御コード出力部２４の内部状態により異なる。パルスシーケンス制御コードを出力していない状態では、パルスシーケンス制御コード出力部２４の動作クロックの整数倍毎に、前記初期化データに対応するフラグを監視する。
【００６７】
パルスシーケンス制御コードを出力している状態では、当該測定周期におけるパルスシーケンスの最終出力を終えた後に監視を行う。監視対象は、バッファメモリ２３にある更新フラグテーブルの全フラグとする。
【００６８】
パルスシーケンス制御コード出力部２４は、前記セグメント読出しスケジュールデータの終了を検出することにより、パルスシーケンスの最終出力の終了を簡単に検出できる。パルスシーケンスの最終出力の終了は、この他に、マイクロプロセッサ２２から別途割り込みにより通知する方法や、トリガー信号発生回路９が出力する別途トリガー信号を用いて通知する方法などを用いても検出できる。
【００６９】
パルスシーケンス制御コード出力部２４は、バッファメモリ２３の更新フラグテーブルから更新済みフラグを発見した時に、初期化データと更新データとで以下の如く異なる処理を行い、処理終了後に更新フラグテーブルの該当フラグを更新要求に変更する。
【００７０】
更新フラグテーブルの初期化データに対応するフラグが更新済みとなっている場合、パルスシーケンス制御コード出力部２４は、バッファメモリ２３の該当領域にあるデータを、内部に持つメモリの該当領域にコピーする。
【００７１】
更新フラグテーブルの前記更新データに対応するフラグが更新済みとなっている場合、パルスシーケンス制御コード出力部２４はバッファメモリ２３の当該領域にあるデータから更新されるデータのメモリアドレスと更新値を解読する。そして、パルスシーケンス制御コード出力部２４の内部にあるメモリの当該アドレスのデータを更新する。
【００７２】
パルスシーケンス制御コード出力部２４は、クロック２５から供給される動作クロックに従い、前記送信電気回路７に制御コードを出力する。
【００７３】
図６は、本発明の一実施例によるパルスシーケンス制御コード出力部２４の詳細な構成を示すブロック図である。
【００７４】
パルスシーケンス制御コード出力部２４は、内部メモリとして、まず、セグメント読出しスケジュールデータを格納するセグメント読出し／更新スケジュールメモリ６１を持つ。この実施例では、読出しスケジュールとしては、読出し時刻（いつ）データと、どのセグメントメモリ（どこ）から読み出すかのデータとを対として格納している。
【００７５】
後述するように、パルス群内の各パルスの振幅と位相とから、パルスの特徴を判定し、特徴毎に複数のパルス列（図８，１０で後述するＱ３，Ｑ３Ｌ，Ｑ５，Ｑ５Ｒ）に分類される。これら、各パルス列の単位パルスが持っている単位パルスとしての特徴データを夫々格納するセグメントメモリ６２（６２１〜６２ｍ）を備えている。
【００７６】
さらに、これらのパルス列に属しないその他のパルスは、まとめて、ディフォルトセグメントメモリ６３に格納する。このディフォルトセグメントメモリ６３は、パルスの不存在（すなわち、各パルス間の間隔）データをも、前記パルス列に属しない１つのパルスデータとして格納している。
【００７７】
一方、セグメントメモリ６２（６２１〜６２ｍ）毎の変数データを格納する変数セグメントメモリ６４（６４１〜６４ｍ）を有する。
【００７８】
上記内部メモリは、実装したメモリを用途毎に分割して割当てることで実現することができる。上記割当ては、メモリの用途と、分割数ｍと、各分割メモリの開始アドレスと、各分割メモリの長さにより記述できる。
【００７９】
分割の実装方式には、上記のパラメータをユーザが変更できるかどうかにより、固定方式とプログラマブル方式がある。固定方式を用いれば、パラメータ記述の間違いによるエラーを防止できるが、実装したメモリを有効に活用できない可能性がある。プログラマブル方式を用いれば、パラメータ記述の間違いによりエラーが起きる可能性があるが、実装したメモリを完全に活用することができる。
【００８０】
読出し／書込み部６５は、パルスシーケンス制御コード出力部２４におけるバッファメモリ２３とのインタフェースの機能と、セグメント読出しスケジュールシーケンサ６６のデータに従い、セグメントメモリ６２（６２１〜６２ｍ）を更新する機能の２つの機能を有する。第１の機能として、読出し／書込み部６５は、パルスシーケンス制御コード出力部２４がバッファメモリ２３に対して行う前記の全読出し／書込みを実行する。
【００８１】
読出し／書込み部６５は、図２に示すクロック２５から入力されるクロック信号をカウントするカウンタを内蔵している。パルスシーケンス制御コードを出力していない状態において、読出し／書込み部６５は、カウント値が予定値Ｎに達すると、カウント値を０に戻し、前記バッファメモリ２３の更新フラグテーブルの初期化データに対応する各フラグを読み込む。更新済みを示すフラグ値があれば、以下で説明する初期化データコピー処理を行う。
【００８２】
初期化データコピー処理では、該当フラグに対応するバッファメモリ２３の予定メモリ領域からデータを読み込む。そして、セグメント読出し／更新スケジュールメモリ６１と、セグメントメモリ６２（６２１〜６２ｍ）と、ディフォルトセグメントメモリ６３と、セグメント変数メモリ６４（６４１〜６４ｍ）のうちの、該当するメモリに書き込む。データの書込みが終了した後に、読出し／書込み部６５は、更新フラグテーブルの該当フラグの値に更新要求を書き込む。
【００８３】
読出し／書込み部６５は、パルスシーケンス制御コードを出力している状態では、その測定周期におけるパルスシーケンスの最終出力が終了する度に、前記バッファメモリ２３の更新フラグテーブルの各フラグを読み込む。この読込み処理において、読出し／書込み部６５は、先に初期化データに対応する各フラグを読み込み、もしフラグ値が更新済みとなっている場合には、上記の初期化データコピー処理を実施し処理を終了する。
【００８４】
初期化データに対応するフラグ値に更新済みがなければ、読出し／書込み部６５は、更新データに対応するフラグ値を読み込む。そして、更新データに対応するフラグ値に更新済みがあったら、バッファメモリ２３の該当領域にあるデータから更新されるデータのメモリアドレスと更新値を解読する。その結果により、セグメント読出し／更新スケジュールメモリ６１と、セグメントメモリ６２（６２１〜６２ｍ）と、ディフォルトセグメントメモリ６３と、セグメント変数メモリ６４（６４１〜６４ｍ）のうちの、該当するアドレスにある値を更新する。データの更新が終了した後に、読出し／書込み部６５は、更新フラグテーブルの該当フラグの値に更新要求を書き込む。
【００８５】
読出し／書込み部６５の第２の機能は、セグメント読出しスケジュールシーケンサ６６に従い、セグメントメモリ６２（６２１〜６２ｍ）の内容を更新することである。
【００８６】
セグメント読出しスケジュールシーケンサ６６は、出力を開始する前に、セグメント読出し／更新スケジュールメモリ６１から、前記時間幅（Time）とアクセスすべきセグメントメモリ番号（Seg.Mem.No.）を読み込む。出力が開始されると、セグメント読出しスケジュールシーケンサ６６は、セグメントメモリ番号を、読出し部６７に出力して、クロック２５から入力されるクロック信号を内臓カウンタで数える。セグメント読出しスケジュールシーケンサ６６は、このカウント値が前記時間幅（Time）の値と等しくなると、カウント値を０に戻し、その時点のセグメントメモリ番号を遅延器６８に出力し、セグメント読出し／更新スケジュールメモリ６１の次行の処理を開始する。
【００８７】
セグメント読出しスケジュールシーケンサ６６から遅延器６８に出力された前記Seg.Mem.No.は、遅延器６８で定数クロック分の時間が進んだ後に読出し／書込み部６５へ出力される。上記定数クロックは、設けた遅延器６８の論理回路に応じた値であり、例えば、Ｄタイプフリップフロップ回路なら1クロックである。
【００８８】
読出し／書込み部６５は、遅延器６８から受けたSeg.Mem.No.に対応するセグメントメモリ６２に対し、同Seg.Mem.No.に対応するセグメント変数メモリ６４のデータを用いて更新する。更新は前記の如くセグメント変数メモリ６４から、セグメントメモリ６２上の更新されるデータのアドレスを指示するインデックスを読み取り、同インデックスと対のValueを当該アドレスに書き込むことにより達成される。
【００８９】
読出し／書込み部６５がセグメントメモリ６２に書き込むタイミングは、読出し部６７との同時アクセスを避けるために綿密に調整されなければならない。上記のようにセグメント読出しスケジュールシーケンサ６６と、遅延器６８と、読出し／書込み部６５と、読出し部６７を構成すれば、読出しが終了してから定数クロックの後に書込みを開始できる。
【００９０】
読出し部６７は、セグメント読出しスケジュールシーケンサ６６が出力するSeg.Mem.No.に対応するセグメントメモリ６２若しくはディフォルトセグメントメモリ６３から、図３に示した構造を持つデータを読み込む。そして、クロックに同期してチャンネル回路７へ出力する。読出し部６７は、クロック２５から入力されるクロック信号を内臓のカウンタで数え、カウント値が前記データのTimeの値と等しくなると、カウント値をゼロに戻し、前記データの次行の処理を始める。
【００９１】
以下、本発明のパルスシーケンス制御装置８の動作を実際のパルスシーケンスを例として用いて説明する。
【００９２】
図７は、本発明の一実施例に採用したＨＮ（ＣＡ）ＣＯと呼ばれるパルスシーケンスを示す図である。ＨＮ（ＣＡ）ＣＯは、タンパク質分子の構造解析を目的に用いられるパルスシーケンスであり、タンパク質分子中の水素（１Ｈ）と、窒素同位体（１５Ｎ）と、炭素同位体（１３ＣＡと１３ＣＯ）に予め決まった周波数の高周波磁場を照射する。図７では、照射されるパルスシーケンスを核種毎に別の水平線に分けて表示している。周波数は、用いる磁石２の磁場強度に比例する。例えば、磁石２の磁場強度が１４Ｔ（テスラ）であれば、１Ｈには６００ＭＨｚ、１５Ｎには６０ＭＨｚ、１３ＣＡと１３ＣＯには１５０ＭＨｚの周波数を持つ高周波を照射する。照射されるパルスは、図７の各水平線の上に、左から右に時系列に四角と半楕円で表示している。１Ｈの水平線の右端部にハッチングで示した三角は、信号検出のタイミングを示す。図７に示したＨＮ（ＣＡ）ＣＯパルスシーケンスは、傾斜磁場パルスも含み、Gradientと表示した最下部の水平線に傾斜磁場パルスのタイミングを示している。ＨＮ（ＣＡ）ＣＯパルスシーケンスの詳細は、非特許文献２と、それに記載された参考文献に説明され公知である。
【００９３】
１３ＣＡと１３ＣＯは、同じ１３Ｃ同位体であり、タンパク質分子内の位置が異なるため、１４Ｔの磁場強度において１８ｋＨｚの周波数差を持つことが知られている。１３ＣＡと１３ＣＯ間の周波数オフセットは、１３ＣＡの周波数に対し１２０ｐｐｍに過ぎない。そのため、実際の核磁気共鳴装置においては、１３ＣＡと１３ＣＯを１つのチャンネル回路７から出力していて、１３Ｃのチャンネル回路７が出力するパルスシーケンスが、図７に示したＨＮ（ＣＡ）ＣＯパルスシーケンスの中で最も複雑であり、本発明の作用と効果を説明する実施例として好適である。
【００９４】
図８は、本発明の一実施例に採用したＨＮ（ＣＡ）ＣＯパルスシーケンスの中から１３Ｃチャンネルのパルスシーケンスを詳細に示す図である。１３Ｃチャンネルのパルスシーケンスは、前記の如く図７の１３ＣＡと１３ＣＯを纏めたものである。半楕円で表したパルスは、振幅変調パルスであり、幅の広い半楕円は、Ｑ３−ＧＣ（ＧＣ：Gaussian Cascade）、幅の狭い半楕円はＱ５−ＧＣと呼ばれる振幅変調を用いる。また、上にＱ３Ｌと記した半楕円は、Ｑ３−ＧＣの振幅変調ではあるが、広い半楕円で表した他のパルスよりパワーレベルを下げ時間を長くしたパルスである。さらに、上にＱ５Ｒと記した半楕円は、Ｑ５−ＧＣ振幅変調を時間反転させたパルスである。
【００９５】
図９に、本発明を適用して記憶する振幅変調パルスの一例として、Ｑ５−ＧＣのパルスを示す。縦軸は最大振幅を１とした相対振幅であり、横軸は構成する矩形波の時間幅を１とした相対時間である。図９は、分かり易さのために、６４個の矩形波でＱ５−ＧＣを実現している。従来技術を用いた核磁気共鳴装置において、Ｑ５−ＧＣは各々１μ秒の幅を持つ２５６個の矩形波で実現することができる。しかし、振幅変調を実現する精度を高めるためには用いる矩形波の数を更に増やさなければならず、複雑なパルスシーケンスを高速で処理できる本発明のパルスシーケンス制御装置が必要となる。
【００９６】
図１０は、本発明の一実施例によるセグメントメモリを用いて、図８に示した１３Ｃチャンネルのパルスシーケンスを実装した時の、一周期のパルスシーケンスを複数のメモリに分担させて記憶させる状況の一例図である。図１０では、併せて、１３Ｃチャンネルのセグメントメモリの読出しと更新のタイミングも示している。図の上から、ディフォルトセグメントメモリ６３、セグメントメモリ６２の第1〜第５分割６２１〜６２５の順に並べている。それぞれのメモリは、図８のパルスシーケンスから、同一の特徴のパルス毎に分類され、同一種類に分類されたパルス群は、その数に関係なく、単位パルスの特徴データのみが、対応する各セグメントメモリに記録される。例えば、各パルスの振幅と位相に関する特徴によって分類することができる。記録された単位パルスの特徴データは、読出し／更新スケジュールメモリ６１に記憶されたスケジュールに基いて、図１０のように読出しが行われることになる。
【００９７】
さて、パルス間の遅延すなわちパルス間隔は、一種のパルス（存在しないパルス）として、ディフォルトセグメントメモリ６３に記録される。Ｑ３−GＣパルスは、セグメントメモリ６２の第1と第２分割６２１，６２２に、Ｑ５−ＧＣパルスは、同じく第３と第４分割６２３，６２４に、Ｑ５−ＧＣの時間反転パルスは、同じく第５分割６２５に割当て記憶される。上向きでＲと書かれた期間は、読出し部６７が、該当するセグメントメモリからパルスシーケンス制御コードを読出す期間である。また、下向きでＵと書かれた期間は、読出し／書込み部６５が該当するセグメントメモリを更新する期間である。破線の矢印はセグメントメモリ間の読出し制御の移動を示す。
【００９８】
図１０に示した期間が開始する前には、更に、チャンネル初期化の期間を置く。パルスシーケンス制御装置８は、チャンネル初期化期間の間に、読出し／書込み部６５を用いてバッファメモリ２３にあるデータを用いてパルスシーケンス制御装置８の内部メモリにあるデータを初期化もしくは更新する。この初期化もしくは更新処理は、先に説明した。
【００９９】
図１１は、本発明の一実施例によるセグメント化による分担記録を達成するために、パルスシーケンスをセグメントに分割する処理の手順を示すフローチャートである。処理は、１つのパルスシーケンス制御装置で処理を担当するパルスシーケンスから、パルスの集合Ｐ＝｛Ｐ１、Ｐ２、…、Ｐｎ｝を作成することで開始する（ステップＳ１）。パルスの集合Ｐとは、図８のパルス群を、図３のデータテーブルで表現したものを意味する。上記ＨＮ（ＣＡ）ＣＯの例で示したように、１つのパルスシーケンス制御装置８１，８２，又は８３が、１つのチャンネル回路７１，７２，又は７３を制御する場合は、該チャンネルのパルスシーケンスからパルスの集合Ｐを作ることになる。パルスの集合Ｐは、高周波パルスを出力する状態のみではなく、前述したように、高周波パルスとパルスの間の遅延（無いパルス）も含む。図９に示したような変調パルスは、１つのパルスとして扱う。
【０１００】
次に、パルスの集合Ｐ中の各パルスを、図３に示したセグメントデータの構造で現すために必要なメモリ量Ｍ＝｛Ｍ１、Ｍ２、…、Ｍｎ｝を計算する（ステップＳ２）。例えば、図９に示した６４個の矩形波からなる振幅変調パルスを、１行の合計１２８ビットである図３のデータ構造で表すと、６４×１２８＝８，１９２ビットのメモリ量となる。
【０１０１】
次に、必要なメモリ量Ｍの合計と、シーケンス実行メモリ容量を比較する（ステップＳ３）。シーケンス実行メモリ容量は、ディフォルトセグメントメモリ６３と、セグメントメモリ６２（６２１〜６２ｍ）の中の最大容量である。セグメントメモリの割当てを、前記の如くプログラマブルに行う場合、シーケンス実行メモリ容量は、ディフォルトセグメントメモリ６３と、セグメントメモリ６２全体の容量の合計である。セグメントメモリを固定的に割当てる場合は、最大のセグメントメモリの容量がシーケンス実行メモリ容量となる。
【０１０２】
必要なメモリ量Ｍの合計がシーケンス実行メモリ容量より大きい場合は、メモリ量Ｍｉがセグメント化最小メモリ量ＭｉｎＳｅｇより大きいパルスＰｉをセグメントＳｉに登録する（ステップＳ４）。そして、セグメントに登録されてない全パルスをディフォルトセグメントＳ０として登録する（ステップＳ５）。
【０１０３】
次に、ディフォルトセグメントＳ０以外のセグメントを、類似セグメントの集合Ｒ＝｛Ｒ１、Ｒ２、…、Ｒｎ｝に分割する（ステップＳ６）。類似セグメントの判断は、例えば、図１０の例の如く用いる変調パルスのパターンにより可能である。その他に、より簡単なパルスシーケンスの複数個を組み合わせてより複雑なパルスシーケンスを作り上げるという、核磁気共鳴におけるパルスシーケンスの特徴を利用すると、前記セグメントＳを類似セグメントの集合Ｒに分割することが可能である。
【０１０４】
次に、類似セグメントの集合Ｒｉ毎に、その元素となるセグメント間の最小時間間隔Ｎ＝｛Ｎ１、Ｎ２、…、Ｎｍ｝を求める（ステップＳ７）。また、Ｒｉ毎に、その元素となるセグメント間の変数テーブルＶｉを作成し、変数更新に掛かる時間の最大値である更新時間Ｔ１、Ｔ２、…、Ｔｍを計算する（ステップＳ８）。元素テーブルＶｉは、セグメント変数データＵＶｉの元となる。Ｒｉの元素となる１つ又は複数のセグメントから１つの代表セグメントＵｉを選ぶ（ステップＳ９）。例えば、Ｒｉの元素の中で１番目のセグメントを選ぶ。なお、上記ステップＳ７、Ｓ８、及びＳ９の順番は他の組み合わせを取ってもよいことは、処理内容から明らかである。
【０１０５】
次に、ディフォルトセグメントＳ０をディフォルトセグメントメモリ６３（SegMem.0）に割当て、次に、前記Ｕｉ毎にセグメントメモリ６２の分割６２１〜６２ｍに割当てる。但し、セグメント更新時間Ｔｉがセグメント間最小時間間隔Ｎｉ以上になるＵｉに対しては、２つのセグメントメモリの分割を割当てる（ステップＳ１０）。これによって、図１０に示すデータの分担記憶が得られる。
【０１０６】
次に、パルスシーケンス制御装置８に入力するデータＤ１を作成する（ステップＳ１１）。セグメント読出しスケジュールデータＲＳは、ディフォルトセグメントメモリ６３とセグメントメモリ６２１〜６２ｍ間の順番に基づいて作成される。セグメントメモリデータＯＳ０，ＯＳ１〜ＯＳｍは、ディフォルトセグメントメモリ６３とセグメントメモリ６２１〜６２ｍのデータから作成される。セグメント変数データＵＶ１、ＵＶ２、…、ＵＶｍは、変数データメモリ６４１〜６４ｍのデータから作成される。測定周期毎の更新に使われるデータ、即ち上記各データを更新するデータは、上記ステップＳ１で入力されたパルスシーケンスから、測定周期毎の変数を抽出して作成する。
【０１０７】
もし、上記ステップＳ３の比較で、Ｍの合計がシーケンス実行メモリ容量より小さい場合は、パルスの集合Ｐ全体、即ちパルスシーケンス全体を最大容量のセグメントメモリに登録し、ステップＳ１０に移行する（ステップＳ１２）。図１１では、ディフォルトセグメントメモリ６３（Ｓ０）が最大容量を持つ場合を示した。
【０１０８】
以上の実施例の主な特徴を要約すると、次の通りである。まず、制御情報と時間幅データを含むコードが時刻順に配列されたパルスシーケンスをコード化して格納し、前記コードを読み出してパルス群を発生させるためのパルスシーケンスを出力するパルスシーケンス制御方法を前提としている。ここで、例えば、図8に示すパルス群を、パルスの特徴に応じて、例えば、（１）ｄ５，ｄ６等のパルスの不存在，（２）Ｑ３，（３）Ｑ３Ｌ，（４）Ｑ５，（５）Ｑ５Ｒ，…のような複数種に分類する。次に、分類された複数のパルス列の各単位パルスデータをそれぞれ異なるセグメントメモリ（６３，６２１〜６２ｍ）に記憶する。次に、少なくとも前記各パルス列の発生順序を含むスケジュールを、セグメント読出し／更新スケジュールメモリ６１に記憶する。さらに、読出し部６７において、前記スケジュールに基いて前記各セグメントメモリから各単位パルスデータを読出し、パルスシーケンスを出力するのである。
【０１０９】
核磁気共鳴装置は、以上で示した処理手順により、パルスシーケンスからパルスシーケンス制御装置８に入力される前記の各データを抽出することができる。
【産業上の利用可能性】
【０１１０】
本発明の装置は、核磁気共鳴装置の他にも、複雑なパターンのデータを変更なしか少ない変更で繰り返しながら高速で出力する用途に適用できる。
【図面の簡単な説明】
【０１１１】
【図１】本発明の一実施例による核磁気共鳴装置の制御構成を示すブロック図。
【図２】本発明の一実施例によるパルスシーケンス制御装置の構成ブロック図。
【図３】本発明の一実施例によるセグメントメモリ毎の出力状態データ構造図。
【図４】本発明の一実施例によるデータ更新に係るセグメント毎の変数データ、測定周期毎の更新データの構造図。
【図５】本発明の一実施例による読出しスケジュールデータの構造図。
【図６】本発明の一実施例によるパルスシーケンス制御コード出力部の詳細な構成を示すブロック図。
【図７】本発明の一実施例に採用したＨＮ（ＣＡ）ＣＯパルスシーケンス図。
【図８】本発明の一実施例に採用した１３Ｃチャンネルのパルスシーケンス詳細図。
【図９】本発明を適用して記憶する振幅変調パルスの一例を示す図。
【図１０】本発明の一実施例によるセグメントメモリを用い図８のパルスシーケンス実装時の一周期のパルスシーケンスを複数メモリに分担させて記憶させる状況説明図。
【図１１】本発明の一実施例によるセグメント化手順を示すフローチャート。
【符号の説明】
【０１１２】
１…測定対象、２…磁石、３（３１，３２）…高周波コイル、４…送受信切替え回路、５…送信用電気回路、６…受信用電気回路、７（７１〜７３）…チャンネル回路、８（８１〜８３）…パルスシーケンス制御装置、９…トリガー信号発生回路、１０…核磁気共鳴装置制御器、１１…ユーザコンピュータ、１２…ディスプレイ、２０…バスインタフェース、２１…メモリ（ＲＡＭ）、２２…マイクロプロセッサ、２３…バッファメモリ、２４…パルスシーケンス制御コード出力部、２５…クロック、６１…セグメント読出し／更新スケジュールメモリ、６２（６２１〜６２ｍ）…セグメントメモリ、６３…ディフォルトセグメントメモリ、６４（６４１〜６４ｍ）…セグメント変数メモリ、６５…読出し／書込み部、６６…セグメント読出しスケジュールシーケンサ、６７…読出し部、６８…遅延器。
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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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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