JP2001137214A - 電源装置及びこれを用いた磁気共鳴イメージング装置 - Google Patents
電源装置及びこれを用いた磁気共鳴イメージング装置Info
- Publication number
- JP2001137214A JP2001137214A JP32220599A JP32220599A JP2001137214A JP 2001137214 A JP2001137214 A JP 2001137214A JP 32220599 A JP32220599 A JP 32220599A JP 32220599 A JP32220599 A JP 32220599A JP 2001137214 A JP2001137214 A JP 2001137214A
- Authority
- JP
- Japan
- Prior art keywords
- current
- magnetic field
- value
- control
- power supply
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Pending
Links
Landscapes
- Magnetic Resonance Imaging Apparatus (AREA)
- Feedback Control In General (AREA)
- Control Of Voltage And Current In General (AREA)
Abstract
(57)【要約】 （修正有）
【課題】 制御系の時間遅れを補償し、負荷電流を高速
に目標値に追従して制御することを可能とする電源装置
及び傾斜磁場強度を高速応答、高精度、高安定のものと
して、超高速撮像が可能で高画質画像が得られる磁気共
鳴イメージング装置を提供する。 【解決手段】 目標電流値（Ｉi）を入力して負荷電流
（Ｉ0）を制御する制御量を生成する第一の制御量生成
手段（フィードフォワード制御系13）と、前記目標電流
値（Ｉi）を所定時間遅らせ（時間遅れ要素14）この遅
らせた目標電流値（Ｉi）に前記負荷電流（Ｉ0）を追従
制御する制御量を生成する第二の制御量生成手段（フィ
ードバック制御系12）とから前記負荷電流（Ｉ0）を前
記目標電流値（Ｉi）になるように制御する制御量
（ｒ）を生成する。この制御量（ｒ）を電流増幅器20に
入力し、該電流増幅器20の出力電圧を負荷に印加する。
に目標値に追従して制御することを可能とする電源装置
及び傾斜磁場強度を高速応答、高精度、高安定のものと
して、超高速撮像が可能で高画質画像が得られる磁気共
鳴イメージング装置を提供する。 【解決手段】 目標電流値（Ｉi）を入力して負荷電流
（Ｉ0）を制御する制御量を生成する第一の制御量生成
手段（フィードフォワード制御系13）と、前記目標電流
値（Ｉi）を所定時間遅らせ（時間遅れ要素14）この遅
らせた目標電流値（Ｉi）に前記負荷電流（Ｉ0）を追従
制御する制御量を生成する第二の制御量生成手段（フィ
ードバック制御系12）とから前記負荷電流（Ｉ0）を前
記目標電流値（Ｉi）になるように制御する制御量
（ｒ）を生成する。この制御量（ｒ）を電流増幅器20に
入力し、該電流増幅器20の出力電圧を負荷に印加する。
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は電源装置に係わり、
特に大電力を要求される静磁場，傾斜磁場，高周波磁場
の発生に必要な各種電源に好適な電源装置及びこれを用
いた磁気共鳴イメージング装置（以下，ＭＲＩ装置とい
う）に関する。
特に大電力を要求される静磁場，傾斜磁場，高周波磁場
の発生に必要な各種電源に好適な電源装置及びこれを用
いた磁気共鳴イメージング装置（以下，ＭＲＩ装置とい
う）に関する。
【０００２】
【従来の技術】ＭＲＩ装置は，静磁場中に置かれた検査
対象に高周波磁場をパルス状に印加し，検査対象から発
生する核磁気共鳴信号を検出し，この検出信号をもとに
スペクトルや画像を形成するものである。ＭＲＩ装置に
は，磁場発生コイルとして、静磁場を発生する超電導コ
イル，静磁場に重畳される傾斜磁場を発生するための傾
斜磁場コイル，さらに高周波磁場を発生するための高周
波コイルが備えられている。これら磁場発生コイルは所
定の磁場強度の磁場を発生するために印加電流の大きさ
とタイミングを制御するための電源装置を備えている。
このようなＭＲＩ装置では，静磁場や傾斜磁場や高周波
磁場の磁場強度が最終的に得られる画像上のノイズや撮
影時間に大きく影響する。
対象に高周波磁場をパルス状に印加し，検査対象から発
生する核磁気共鳴信号を検出し，この検出信号をもとに
スペクトルや画像を形成するものである。ＭＲＩ装置に
は，磁場発生コイルとして、静磁場を発生する超電導コ
イル，静磁場に重畳される傾斜磁場を発生するための傾
斜磁場コイル，さらに高周波磁場を発生するための高周
波コイルが備えられている。これら磁場発生コイルは所
定の磁場強度の磁場を発生するために印加電流の大きさ
とタイミングを制御するための電源装置を備えている。
このようなＭＲＩ装置では，静磁場や傾斜磁場や高周波
磁場の磁場強度が最終的に得られる画像上のノイズや撮
影時間に大きく影響する。
【０００３】また、短時間で診断に有用な画像を得るた
めにＭＲＩ装置の磁場電源として、該磁場を発生する磁
場コイルに流す電流は、立ち上がり、立ち下がり時間が
短く、立ち上がり後に該電流のリップルや変動のない高
安定、高精度の電源装置が要求される。
めにＭＲＩ装置の磁場電源として、該磁場を発生する磁
場コイルに流す電流は、立ち上がり、立ち下がり時間が
短く、立ち上がり後に該電流のリップルや変動のない高
安定、高精度の電源装置が要求される。
【０００４】ＭＲＩ装置の傾斜磁場の場合、この磁場強
度を発生するための傾斜磁場発生コイルに流す電流は最
大400A程度で、更にその精度は0.4mA程度を要求される
（これは、1/1,000,000の精度でディジタルのビット数
で２０ビットに相当）。このための大電流、高精度の電
源装置として、特開平8-211139号公報に提案されてい
る。
度を発生するための傾斜磁場発生コイルに流す電流は最
大400A程度で、更にその精度は0.4mA程度を要求される
（これは、1/1,000,000の精度でディジタルのビット数
で２０ビットに相当）。このための大電流、高精度の電
源装置として、特開平8-211139号公報に提案されてい
る。
【０００５】これは、複数のスイッチング電源を負荷で
ある傾斜磁場コイルに並列に接続し、該傾斜磁場コイル
に供給すべき電流指令値を前記複数のスイッチング電源
の数に対応して分配し、これらを該複数のスイッチング
電源それぞれに与え、前記分配した電流指令値と前記各
スイッチング電源の出力電流の検出値とを入力して両者
の差がゼロになるように各スイッチング電源を独立にフ
ィードバック制御するものである。この構成の電源装置
は、複数のスイッチング電源（以下、これを電流増幅器
と呼ぶ）を並列に接続し、かつこれらの電流増幅器の出
力電流をそれぞれ個別に検出し独立してフィードバック
制御するもので、これによって大電流化と低リップル、
高安定、高精度の傾斜磁場電源装置とするものである。
図６は前記特開平8-211139号公報に提案されている電源
装置の構成図で、負荷である傾斜磁場コイルに電流を供
給する電源装置の例である。
ある傾斜磁場コイルに並列に接続し、該傾斜磁場コイル
に供給すべき電流指令値を前記複数のスイッチング電源
の数に対応して分配し、これらを該複数のスイッチング
電源それぞれに与え、前記分配した電流指令値と前記各
スイッチング電源の出力電流の検出値とを入力して両者
の差がゼロになるように各スイッチング電源を独立にフ
ィードバック制御するものである。この構成の電源装置
は、複数のスイッチング電源（以下、これを電流増幅器
と呼ぶ）を並列に接続し、かつこれらの電流増幅器の出
力電流をそれぞれ個別に検出し独立してフィードバック
制御するもので、これによって大電流化と低リップル、
高安定、高精度の傾斜磁場電源装置とするものである。
図６は前記特開平8-211139号公報に提案されている電源
装置の構成図で、負荷である傾斜磁場コイルに電流を供
給する電源装置の例である。
【０００６】1'は傾斜磁場電源装置、2は負荷である傾
斜磁場コイル、3は傾斜磁場コイルに電流を流すための
電流指令値を前記傾斜磁場電源装置1'に出力するシーケ
ンサを示す。
斜磁場コイル、3は傾斜磁場コイルに電流を流すための
電流指令値を前記傾斜磁場電源装置1'に出力するシーケ
ンサを示す。
【０００７】傾斜磁場電源装置1'は、傾斜磁場コイル2
に対して傾斜磁場を発生させるための電流を供給する電
流増幅器20と、前記シーケンサ3からの目標値に追従す
るように前記電流増幅器20を制御する制御回路10'とか
ら構成される。
に対して傾斜磁場を発生させるための電流を供給する電
流増幅器20と、前記シーケンサ3からの目標値に追従す
るように前記電流増幅器20を制御する制御回路10'とか
ら構成される。
【０００８】制御回路10'は、傾斜磁場コイル2に流れる
電流を検出するための電流検出手段11と、この電流検出
手段11からの電流値と前記シーケンサ3からの目標値と
を入力し、該目標電流値に追従制御させるための制御信
号を前記電流増幅器20に出力するフィードバック制御系
12'とから構成される。上記構成の傾斜磁場電源装置1'
は、大電流化を図るために電流増幅器20は複数の電流増
幅器を並列に接続し、これらの電流増幅器の出力電流を
合成した電流を前記傾斜磁場コイル2に流し、前記複数
の電流増幅器の出力電流はそれぞれ個別に電流検出器で
検出し、前記シーケンサ3から出力する目標値を前記複
数の電流増幅器の数に対応して分配し、この分配した目
標値を前記複数の電流増幅器の個々に入力して、これと
前記の各電流検出器による検出値とが一致するように、
前記複数の電流増幅器それぞれの出力電流を独立してフ
ィードバック制御する構成をとっている。なお、前記複
数の電流増幅器は公知の複数のスイッチング電源を用い
ており、これらのスイッチング電源のスイッチング素子
（例えば、絶縁ゲート型バイポーラトランジスタ等）の
導通、非導通の比率を可変して出力電流を制御するよう
になっている。
電流を検出するための電流検出手段11と、この電流検出
手段11からの電流値と前記シーケンサ3からの目標値と
を入力し、該目標電流値に追従制御させるための制御信
号を前記電流増幅器20に出力するフィードバック制御系
12'とから構成される。上記構成の傾斜磁場電源装置1'
は、大電流化を図るために電流増幅器20は複数の電流増
幅器を並列に接続し、これらの電流増幅器の出力電流を
合成した電流を前記傾斜磁場コイル2に流し、前記複数
の電流増幅器の出力電流はそれぞれ個別に電流検出器で
検出し、前記シーケンサ3から出力する目標値を前記複
数の電流増幅器の数に対応して分配し、この分配した目
標値を前記複数の電流増幅器の個々に入力して、これと
前記の各電流検出器による検出値とが一致するように、
前記複数の電流増幅器それぞれの出力電流を独立してフ
ィードバック制御する構成をとっている。なお、前記複
数の電流増幅器は公知の複数のスイッチング電源を用い
ており、これらのスイッチング電源のスイッチング素子
（例えば、絶縁ゲート型バイポーラトランジスタ等）の
導通、非導通の比率を可変して出力電流を制御するよう
になっている。
【０００９】
【発明が解決しようとしている課題】磁気共鳴イメージ
ング装置では，磁場強度の高速な変化と安定性が求めら
れ、これが撮像時間の短縮と画質向上に大きく関与す
る。特に、１回の撮像が100msという超高速エコープラ
ナー（echo planar imaging；ＥＰＩ）と呼ばれる最
近の高速撮像法に対応するために、傾斜磁場強度は２５
ｍＴ／ｍ程度、この磁場強度を発生するための傾斜磁場
発生コイルに流す電流は最大400A程度、立ち上がり、立
ち下がり時間は１５０〜３００μｓと高速にして、磁場
発生コイルに流れる電流の時間的変化などが画質に悪影
響を与えないようにする必要がある。
ング装置では，磁場強度の高速な変化と安定性が求めら
れ、これが撮像時間の短縮と画質向上に大きく関与す
る。特に、１回の撮像が100msという超高速エコープラ
ナー（echo planar imaging；ＥＰＩ）と呼ばれる最
近の高速撮像法に対応するために、傾斜磁場強度は２５
ｍＴ／ｍ程度、この磁場強度を発生するための傾斜磁場
発生コイルに流す電流は最大400A程度、立ち上がり、立
ち下がり時間は１５０〜３００μｓと高速にして、磁場
発生コイルに流れる電流の時間的変化などが画質に悪影
響を与えないようにする必要がある。
【００１０】そこで、傾斜磁場強度を高速に変化させる
ためには、傾斜磁場コイルに流す電流を高速に変化させ
なければならないので、前記傾斜磁場コイル電流を傾斜
磁場強度指令（図６のシーケンサ3から出力）に高速に
追従して制御する技術が必要となる。
ためには、傾斜磁場コイルに流す電流を高速に変化させ
なければならないので、前記傾斜磁場コイル電流を傾斜
磁場強度指令（図６のシーケンサ3から出力）に高速に
追従して制御する技術が必要となる。
【００１１】上記の従来の特開平8-211139号公報に提案
されている電源装置により前記傾斜磁場コイルに電流を
供給すると、この傾斜磁場コイルに流れる電流は前記傾
斜磁場強度指令値から下記の（1）、（2）に相当する時
間遅れを持って追従制御される。
されている電源装置により前記傾斜磁場コイルに電流を
供給すると、この傾斜磁場コイルに流れる電流は前記傾
斜磁場強度指令値から下記の（1）、（2）に相当する時
間遅れを持って追従制御される。
【００１２】（1）スイッチング電源を用いた電流増幅
器の場合、該スイッチング電源のスイッチング素子の導
通、非導通の比、すなわちスイッチングデューティを変
化させてから傾斜磁場コイル電流が変化するまでには、
傾斜磁場コイルの両端に印加される電圧の変化に最低で
も前記スイッチング電源のスイッチング周期分の遅れが
生じ、さらに傾斜磁場コイルのインピーダンス（傾斜磁
場コイルのインダクタンスと抵抗）によって電流の変化
にも遅れが生じる。
器の場合、該スイッチング電源のスイッチング素子の導
通、非導通の比、すなわちスイッチングデューティを変
化させてから傾斜磁場コイル電流が変化するまでには、
傾斜磁場コイルの両端に印加される電圧の変化に最低で
も前記スイッチング電源のスイッチング周期分の遅れが
生じ、さらに傾斜磁場コイルのインピーダンス（傾斜磁
場コイルのインダクタンスと抵抗）によって電流の変化
にも遅れが生じる。
【００１３】（2）フィードバック制御を行っているの
で、傾斜磁場コイル電流の検出、この検出値を目標値に
一致させるための制御信号の演算及びこの演算結果の出
力などの各段階で遅れを生じ、さらに高精度化と安定化
のために前記フィードバック制御にディジタル制御を採
用するとディジタルフィードバック制御周期による遅れ
もある。
で、傾斜磁場コイル電流の検出、この検出値を目標値に
一致させるための制御信号の演算及びこの演算結果の出
力などの各段階で遅れを生じ、さらに高精度化と安定化
のために前記フィードバック制御にディジタル制御を採
用するとディジタルフィードバック制御周期による遅れ
もある。
【００１４】これらの様々な遅れは、電流の高速な追従
制御に悪影響を及ぼし、高速な磁場変化を妨げたり、負
荷インピーダンスの変化などによる外乱による変動が起
き、核磁気共鳴信号の大きさや位相の変動をきたし、パ
ルスシーケンスに対応した正確な核磁気共鳴信号の検出
ができなくなるので、上記の時間遅れはできるだけ小さ
くしなければならない（上記のように、傾斜磁場コイル
電流の立ち上がり、立ち下がり時間は１５０〜３００μ
ｓ程度必要）。上記（1）の時間遅れに対しては、上記
スイッチング電源のスイッチング周波数を高くし、かつ
該スイッチング電源の電源電圧を高くして傾斜磁場コイ
ルに印加する電圧を高くすることによって高速化でき
る。しかし、（2）の時間遅れは、電流検出器の検出時
間遅れとフィードバック制御の時間遅れが主原因である
ので、上記の従来の制御方式では避けられないものであ
る。すなわち、電流検出器の検出速度の高速化とフィー
ドバック制御の高速化には限界があるので、この点の改
良が望まれていた。
制御に悪影響を及ぼし、高速な磁場変化を妨げたり、負
荷インピーダンスの変化などによる外乱による変動が起
き、核磁気共鳴信号の大きさや位相の変動をきたし、パ
ルスシーケンスに対応した正確な核磁気共鳴信号の検出
ができなくなるので、上記の時間遅れはできるだけ小さ
くしなければならない（上記のように、傾斜磁場コイル
電流の立ち上がり、立ち下がり時間は１５０〜３００μ
ｓ程度必要）。上記（1）の時間遅れに対しては、上記
スイッチング電源のスイッチング周波数を高くし、かつ
該スイッチング電源の電源電圧を高くして傾斜磁場コイ
ルに印加する電圧を高くすることによって高速化でき
る。しかし、（2）の時間遅れは、電流検出器の検出時
間遅れとフィードバック制御の時間遅れが主原因である
ので、上記の従来の制御方式では避けられないものであ
る。すなわち、電流検出器の検出速度の高速化とフィー
ドバック制御の高速化には限界があるので、この点の改
良が望まれていた。
【００１５】そこで、本発明の目的は，制御系による遅
れを補償し、高速な磁場コイル電流追従制御を可能とす
る電源装置及びこの電源装置から磁場発生コイルに電流
を流すことによって発生する磁場強度を高速応答、高精
度、高安定のものとして、超高速撮像、高画質画像の磁
気共鳴イメージング装置を提供することにある。
れを補償し、高速な磁場コイル電流追従制御を可能とす
る電源装置及びこの電源装置から磁場発生コイルに電流
を流すことによって発生する磁場強度を高速応答、高精
度、高安定のものとして、超高速撮像、高画質画像の磁
気共鳴イメージング装置を提供することにある。
【００１６】
【課題を解決するための手段】上記目的は以下の手段に
よって達成される。
よって達成される。
【００１７】（1）電流増幅器と、該電流増幅器の出力
電流の目標値である目標電流値（電流指令値）と、前記
出力電流を検出する電流検出器と、該電流検出器で検出
した前記出力電流を前記目標電流値になるように前記電
流増幅器を制御する制御手段とを備え、この制御手段に
より制御した前記電流増幅器の出力を負荷に供給する電
源装置において、前記制御手段は、前記目標電流値を入
力して前記出力電流を制御する制御量を生成する第一の
制御量生成手段と、前記電流検出器の検出時間遅れ及び
前記制御手段の制御量生成時間遅れによる制御誤差を補
正する誤差補正手段を設けこの誤差補正手段により前記
目標電流値を補正しこの補正した電流指令値に前記出力
電流を追従制御する制御量を生成する第二の制御量生成
手段と、前記第一の制御量生成手段と前記第二の制御量
生成手段とから前記出力電流を前記目標電流値になるよ
うに制御する制御量生成手段とから成る。
電流の目標値である目標電流値（電流指令値）と、前記
出力電流を検出する電流検出器と、該電流検出器で検出
した前記出力電流を前記目標電流値になるように前記電
流増幅器を制御する制御手段とを備え、この制御手段に
より制御した前記電流増幅器の出力を負荷に供給する電
源装置において、前記制御手段は、前記目標電流値を入
力して前記出力電流を制御する制御量を生成する第一の
制御量生成手段と、前記電流検出器の検出時間遅れ及び
前記制御手段の制御量生成時間遅れによる制御誤差を補
正する誤差補正手段を設けこの誤差補正手段により前記
目標電流値を補正しこの補正した電流指令値に前記出力
電流を追従制御する制御量を生成する第二の制御量生成
手段と、前記第一の制御量生成手段と前記第二の制御量
生成手段とから前記出力電流を前記目標電流値になるよ
うに制御する制御量生成手段とから成る。
【００１８】（2）前記第一の制御量生成手段は、前記
電流検出手段の検出値を入力せずに前記目標電流値のみ
を入力して制御量を生成するフィードフォワード制御手
段であり、前記第二の制御量生成手段は、前記目標電流
値を前記誤差補正手段で補正した電流値と前記電流検出
手段で検出した検出値を入力して制御量を生成するフィ
ードバック制御手段である。
電流検出手段の検出値を入力せずに前記目標電流値のみ
を入力して制御量を生成するフィードフォワード制御手
段であり、前記第二の制御量生成手段は、前記目標電流
値を前記誤差補正手段で補正した電流値と前記電流検出
手段で検出した検出値を入力して制御量を生成するフィ
ードバック制御手段である。
【００１９】（3）前記誤差補正手段は前記電流指令値
を所定時間遅らせる時間遅らせ手段である。
を所定時間遅らせる時間遅らせ手段である。
【００２０】（4）上記（1）、（2）、（3）で構成され
た電源装置の出力電流を磁気共鳴イメージング装置の傾
斜磁場コイルに供給して傾斜磁場を発生させる。
た電源装置の出力電流を磁気共鳴イメージング装置の傾
斜磁場コイルに供給して傾斜磁場を発生させる。
【００２１】
【発明の実施の形態】ＭＲＩ装置は、静磁場を発生させ
る永久磁石や超伝導磁石等の静磁場発生装置，傾斜磁場
を発生させるための傾斜磁場コイル（Ｘ軸，Ｙ軸，Ｚ
軸）、前記被検体からの核磁気共鳴信号を受信する受信
コイル等を有し、これらはガントリに搭載されている。
る永久磁石や超伝導磁石等の静磁場発生装置，傾斜磁場
を発生させるための傾斜磁場コイル（Ｘ軸，Ｙ軸，Ｚ
軸）、前記被検体からの核磁気共鳴信号を受信する受信
コイル等を有し、これらはガントリに搭載されている。
【００２２】傾斜磁場電源装置は、前記Ｘ軸，Ｙ軸，Ｚ
軸の各傾斜磁場コイルに対応してＸ軸用電流増幅器、Ｙ
軸用電流増幅器、Ｚ軸用電流増幅器から成り、前記各軸
の電流増幅器は前記Ｘ軸，Ｙ軸，Ｚ軸の各傾斜磁場コイ
ルに電流を供給して、後述のパルスシーケンスから出力
される傾斜磁場強度指令値に対応した傾斜磁場を発生す
るようになっている。
軸の各傾斜磁場コイルに対応してＸ軸用電流増幅器、Ｙ
軸用電流増幅器、Ｚ軸用電流増幅器から成り、前記各軸
の電流増幅器は前記Ｘ軸，Ｙ軸，Ｚ軸の各傾斜磁場コイ
ルに電流を供給して、後述のパルスシーケンスから出力
される傾斜磁場強度指令値に対応した傾斜磁場を発生す
るようになっている。
【００２３】前記シーケンサからは、図示は省略する
が、ガントリーの開放部内にベットに載置された被検体
に照射する照射パルスを出力するための高周波発生装置
に前記照射パルス用指令信号も出力する。このようにし
て、シーケンサからのパルスシーケンスに対応して傾斜
磁場を発生させ、被検体に照射パルスを照射して、該被
検体からの核磁気共鳴信号を受信コイルで受信してその
受信信号を図示省略の画像処理装置で画像処理してＭＲ
Ｉ画像を得るものである。
が、ガントリーの開放部内にベットに載置された被検体
に照射する照射パルスを出力するための高周波発生装置
に前記照射パルス用指令信号も出力する。このようにし
て、シーケンサからのパルスシーケンスに対応して傾斜
磁場を発生させ、被検体に照射パルスを照射して、該被
検体からの核磁気共鳴信号を受信コイルで受信してその
受信信号を図示省略の画像処理装置で画像処理してＭＲ
Ｉ画像を得るものである。
【００２４】以下，本発明の電源装置をＭＲＩ装置の傾
斜磁場発生装置に適用した実施例について詳細に説明す
る。ＭＲＩ装置の傾斜磁場発生用電源装置（以下、傾斜
磁場電源装置と呼ぶ）は、公知のスイッチング電源を並
列に接続して電流増幅器を構成し大電流化を図っており
（特開平8-211139号公報）、該電流増幅器の出力電流を
上記Ｘ軸，Ｙ軸，Ｚ軸の各軸の傾斜磁場コイルに供給し
て傾斜磁場を発生させる。図１はＭＲＩ装置の上記のＸ
軸，Ｙ軸，Ｚ軸の各傾斜磁場コイルのうちの一つの軸
（例えば、Ｘ軸）の傾斜磁場コイルに電流を供給する傾
斜磁場電源装置の構成を示す図である。図１において、
1は傾斜磁場電源装置、2は負荷である傾斜磁場コイル、
3は傾斜磁場コイルに流すべき電流の目標値（目標電
流）を傾斜磁場電源装置1に与えるためのシーケンサ
（パルスシーケンス）で、前記目標電流は各撮影条件に
より決められた傾斜磁場強度指令に対応する。
斜磁場発生装置に適用した実施例について詳細に説明す
る。ＭＲＩ装置の傾斜磁場発生用電源装置（以下、傾斜
磁場電源装置と呼ぶ）は、公知のスイッチング電源を並
列に接続して電流増幅器を構成し大電流化を図っており
（特開平8-211139号公報）、該電流増幅器の出力電流を
上記Ｘ軸，Ｙ軸，Ｚ軸の各軸の傾斜磁場コイルに供給し
て傾斜磁場を発生させる。図１はＭＲＩ装置の上記のＸ
軸，Ｙ軸，Ｚ軸の各傾斜磁場コイルのうちの一つの軸
（例えば、Ｘ軸）の傾斜磁場コイルに電流を供給する傾
斜磁場電源装置の構成を示す図である。図１において、
1は傾斜磁場電源装置、2は負荷である傾斜磁場コイル、
3は傾斜磁場コイルに流すべき電流の目標値（目標電
流）を傾斜磁場電源装置1に与えるためのシーケンサ
（パルスシーケンス）で、前記目標電流は各撮影条件に
より決められた傾斜磁場強度指令に対応する。
【００２５】傾斜磁場電源装置1は、傾斜磁場コイル2に
対して傾斜磁場を励磁させるための電流を供給する上記
の公知の電流増幅器20と、傾斜磁場コイル2に流れる電
流を検出する電流検出手段11と、この電流検出手段11に
よって検出された実際の傾斜磁場コイル電流を前記シー
ケンサ3から入力する目標電流値に追従制御させ前記電
流増幅器20に制御量を出力する制御回路10により構成さ
れる。
対して傾斜磁場を励磁させるための電流を供給する上記
の公知の電流増幅器20と、傾斜磁場コイル2に流れる電
流を検出する電流検出手段11と、この電流検出手段11に
よって検出された実際の傾斜磁場コイル電流を前記シー
ケンサ3から入力する目標電流値に追従制御させ前記電
流増幅器20に制御量を出力する制御回路10により構成さ
れる。
【００２６】制御回路10は、前記シーケンサ3から出力
される目標電流値のみを入力し、この目標電流値に追従
して制御する制御量を生成するフィードフォワード制御
系13と、時間遅れ要素14と、この時間遅れ要素14により
前記目標電流値を所定時間だけ遅らせて、この遅らせた
目標電流値と前記電流検出手段11からの出力を入力して
これらが一致するように制御する制御量を生成するフィ
ードバック制御系12と、前記フィードフォワード制御系
13とフィードバック制御系12の出力を加算する加算手段
15とから成り、この加算手段15の出力を前記電流増幅器
20に入力する。
される目標電流値のみを入力し、この目標電流値に追従
して制御する制御量を生成するフィードフォワード制御
系13と、時間遅れ要素14と、この時間遅れ要素14により
前記目標電流値を所定時間だけ遅らせて、この遅らせた
目標電流値と前記電流検出手段11からの出力を入力して
これらが一致するように制御する制御量を生成するフィ
ードバック制御系12と、前記フィードフォワード制御系
13とフィードバック制御系12の出力を加算する加算手段
15とから成り、この加算手段15の出力を前記電流増幅器
20に入力する。
【００２７】このような構成の制御系により、負荷であ
る傾斜磁場コイルの電流は、その立ち上がり時にはフィ
ードフォワード制御系13により高速に立ち上がり、立ち
上がった後の定常時には前記フィードバック制御系12に
より目標電流値に一致するように制御される。
る傾斜磁場コイルの電流は、その立ち上がり時にはフィ
ードフォワード制御系13により高速に立ち上がり、立ち
上がった後の定常時には前記フィードバック制御系12に
より目標電流値に一致するように制御される。
【００２８】図２は上記フィードフォワード制御系13の
みで傾斜磁場コイル電流を制御する電源装置の一例であ
る。この図２のフィードフォワード制御系13は、定数Ｋ
pfの比例制御要素と定数Ｋdfの微分制御要素に目標電流
値（Ｉi）を入力し、これらの制御要素の出力を加算す
ることによって制御量（ｒ）を求めるように構成され
る。
みで傾斜磁場コイル電流を制御する電源装置の一例であ
る。この図２のフィードフォワード制御系13は、定数Ｋ
pfの比例制御要素と定数Ｋdfの微分制御要素に目標電流
値（Ｉi）を入力し、これらの制御要素の出力を加算す
ることによって制御量（ｒ）を求めるように構成され
る。
【００２９】シーケンサ3から出力される傾斜磁場コイ
ル電流の目標電流値（Ｉi）をフィードフォワード制御
系13に入力し、このフィードフォワード制御系13で傾斜
磁場コイル電流値（Ｉ0）を前記目標電流値（Ｉi）に一
致制御するための制御量（r）を求め、この制御量
（ｒ）を増幅度Ｍの電流増幅器20に入力してその出力電
圧（Ｖ0）を傾斜磁場コイル（Ｌは傾斜磁場コイルの有
するインダクタンス、Ｒは該傾斜磁場コイルの有する抵
抗）に印加して傾斜磁場コイル電流（Ｉ0）を制御す
る。
ル電流の目標電流値（Ｉi）をフィードフォワード制御
系13に入力し、このフィードフォワード制御系13で傾斜
磁場コイル電流値（Ｉ0）を前記目標電流値（Ｉi）に一
致制御するための制御量（r）を求め、この制御量
（ｒ）を増幅度Ｍの電流増幅器20に入力してその出力電
圧（Ｖ0）を傾斜磁場コイル（Ｌは傾斜磁場コイルの有
するインダクタンス、Ｒは該傾斜磁場コイルの有する抵
抗）に印加して傾斜磁場コイル電流（Ｉ0）を制御す
る。
【００３０】この図２に示すフィードフォワード制御系
のみによる傾斜磁場コイル電流の制御は、該傾斜磁場コ
イル2に流れる電流を検出しないで目標電流値（Ｉi）の
みによって制御するもので、フィードバック制御系に有
する電流検出手段の検出時間遅れ及び該電流検出手段か
らの検出値と目標電流値の制御偏差を演算する時間遅れ
が無いために、これらの時間遅れ遅れ分だけ高速に制御
することができる。ここで、上記フィードフォワード制
御系で傾斜磁場コイル電流（Ｉ0）を目標電流値（Ｉi）
に一致制御するための該フィードフォワード制御系の定
数Ｋpf及びＫdfについて考察する。
のみによる傾斜磁場コイル電流の制御は、該傾斜磁場コ
イル2に流れる電流を検出しないで目標電流値（Ｉi）の
みによって制御するもので、フィードバック制御系に有
する電流検出手段の検出時間遅れ及び該電流検出手段か
らの検出値と目標電流値の制御偏差を演算する時間遅れ
が無いために、これらの時間遅れ遅れ分だけ高速に制御
することができる。ここで、上記フィードフォワード制
御系で傾斜磁場コイル電流（Ｉ0）を目標電流値（Ｉi）
に一致制御するための該フィードフォワード制御系の定
数Ｋpf及びＫdfについて考察する。
【００３１】図２において、電流増幅器20に入力する制
御量を負荷である傾斜磁場コイル2の両端に印加される
電圧（電流増幅器20の出力電圧（Ｖ0）と同じ）に比例
した値であるとし、前記傾斜磁場コイル2を傾斜磁場コ
イルの有するインダクタンスＬ（Ｈ：ヘンリー）とその
内部抵抗Ｒ（Ω：オーム）との直列負荷であると仮定し
た場合、出力電圧（Ｖ0）、制御量（ｒ）には式（1）、
（2）、（3）の関係が成立する。
御量を負荷である傾斜磁場コイル2の両端に印加される
電圧（電流増幅器20の出力電圧（Ｖ0）と同じ）に比例
した値であるとし、前記傾斜磁場コイル2を傾斜磁場コ
イルの有するインダクタンスＬ（Ｈ：ヘンリー）とその
内部抵抗Ｒ（Ω：オーム）との直列負荷であると仮定し
た場合、出力電圧（Ｖ0）、制御量（ｒ）には式（1）、
（2）、（3）の関係が成立する。
【００３２】 V0＝L×dI0／dt＋R×I0 ・・・・・・・・・・（1） V0＝M×r ・・・・・・・・・・（2） r＝Kdf×s×Ii＋Kpf×Ii ・・・・・・・・・・（3） ただし、 (s＝d／dt) これらの式（1）、（2）、（3）の関係より、傾斜磁場
コイル電流（Ｉ0）を目標電流値（Ｉi）に一致させる、
すなわちＩ0=Ｉi とするための上記フィードフォワード
制御系の定数KpfおよびKdfは（4）、（5）式となる。
コイル電流（Ｉ0）を目標電流値（Ｉi）に一致させる、
すなわちＩ0=Ｉi とするための上記フィードフォワード
制御系の定数KpfおよびKdfは（4）、（5）式となる。
【００３３】 Kpf＝Ｒ／M ・・・・・・・・・・・（4） Kdf＝Ｌ／M ・・・・・・・・・・・（5） これらの結果より、傾斜磁場コイル電流（Ｉ0）を目標
電流値（Ｉi）に一致制御するためには、上記フィード
フォワード制御系の定数KpfおよびKdfを上記の式
（4）、（5）に設定すれば良いことが分かる。このよう
にすれば、フィードフォワード制御系のみでも傾斜磁場
コイル電流（Ｉ0）を目標電流値（Ｉi）に一致制御可能
となるが、負荷である傾斜磁場コイルの抵抗分は温度に
よって変化するので、この抵抗分の変化によって目標電
流値（Ｉi）が一定でも傾斜磁場コイル電流値（Ｉ0）が
変化し、また、該傾斜磁場コイル電流値（Ｉ0）は電流
増幅器20の電源電圧の変動によっても変化する。このよ
うにフィードフォワード制御系のみでは、負荷抵抗の変
化や電流増幅器の電源電圧の変動等の外乱の影響を受
け、安定した制御は困難であるので、立ち上がり後の定
常時には前記外乱の影響を受けないように制御する必要
がある。そこで、本発明による制御系は、前記した立ち
上がり後の定常時に外乱によって傾斜磁場コイル電流を
変化させないようにするために、上記フィードフォワー
ド制御系と並列にフィードバック制御系を設け、これら
フィードフォワード制御系とフィードバック制御系の出
力を加算して制御量（ｒ）を演算する構成とし、その一
例を図３に示す。
電流値（Ｉi）に一致制御するためには、上記フィード
フォワード制御系の定数KpfおよびKdfを上記の式
（4）、（5）に設定すれば良いことが分かる。このよう
にすれば、フィードフォワード制御系のみでも傾斜磁場
コイル電流（Ｉ0）を目標電流値（Ｉi）に一致制御可能
となるが、負荷である傾斜磁場コイルの抵抗分は温度に
よって変化するので、この抵抗分の変化によって目標電
流値（Ｉi）が一定でも傾斜磁場コイル電流値（Ｉ0）が
変化し、また、該傾斜磁場コイル電流値（Ｉ0）は電流
増幅器20の電源電圧の変動によっても変化する。このよ
うにフィードフォワード制御系のみでは、負荷抵抗の変
化や電流増幅器の電源電圧の変動等の外乱の影響を受
け、安定した制御は困難であるので、立ち上がり後の定
常時には前記外乱の影響を受けないように制御する必要
がある。そこで、本発明による制御系は、前記した立ち
上がり後の定常時に外乱によって傾斜磁場コイル電流を
変化させないようにするために、上記フィードフォワー
ド制御系と並列にフィードバック制御系を設け、これら
フィードフォワード制御系とフィードバック制御系の出
力を加算して制御量（ｒ）を演算する構成とし、その一
例を図３に示す。
【００３４】この図３のフィードバック制御系12は、目
標電流値（Ｉi）を時間遅れ要素14により所定時間だけ
遅らせて該フィードバック制御系12に入力し、前記電流
検出手段11で検出した傾斜磁場コイル電流検出値
（Ｉr）（傾斜磁場コイルに流れる実際の電流値（Ｉ0）
に比例）との差を演算手段16で求め、この演算手段16の
出力を定数Ｋpbの比例制御要素でＫpb倍した値と前記演
算手段16の出力を定数Ｋibの積分制御要素でＫib倍した
値との加算値を演算手段17で求め、この演算手段17の出
力と前記傾斜磁場コイル電流検出値（Ｉr）を定数Ｋdb
の微分制御要素でＫdb倍した値との差を演算手段18で求
めて、これをフィードバック制御系の制御量とする。こ
のように構成された制御系では、目標電流値（Ｉi）を
電流検出手段11の検出遅れ時間に相当する時間だけ時間
遅れ要素14によって遅らせて上記比例、積分、微分制御
要素を組み合わせた制御系に入力するようにしたので、
傾斜磁場コイル電流の立ち上がり後の定常時に該傾斜磁
場コイル電流（Ｉ0）は前記目標電流値（Ｉi）に追従し
てこれらが一致するように制御される。このフィードバ
ック制御系の積分制御要素は定常時の制御偏差が零にな
るように動作し、微分制御要素は傾斜磁場コイル電流
（Ｉ0）が振動して不安定にならないように動作する。
標電流値（Ｉi）を時間遅れ要素14により所定時間だけ
遅らせて該フィードバック制御系12に入力し、前記電流
検出手段11で検出した傾斜磁場コイル電流検出値
（Ｉr）（傾斜磁場コイルに流れる実際の電流値（Ｉ0）
に比例）との差を演算手段16で求め、この演算手段16の
出力を定数Ｋpbの比例制御要素でＫpb倍した値と前記演
算手段16の出力を定数Ｋibの積分制御要素でＫib倍した
値との加算値を演算手段17で求め、この演算手段17の出
力と前記傾斜磁場コイル電流検出値（Ｉr）を定数Ｋdb
の微分制御要素でＫdb倍した値との差を演算手段18で求
めて、これをフィードバック制御系の制御量とする。こ
のように構成された制御系では、目標電流値（Ｉi）を
電流検出手段11の検出遅れ時間に相当する時間だけ時間
遅れ要素14によって遅らせて上記比例、積分、微分制御
要素を組み合わせた制御系に入力するようにしたので、
傾斜磁場コイル電流の立ち上がり後の定常時に該傾斜磁
場コイル電流（Ｉ0）は前記目標電流値（Ｉi）に追従し
てこれらが一致するように制御される。このフィードバ
ック制御系の積分制御要素は定常時の制御偏差が零にな
るように動作し、微分制御要素は傾斜磁場コイル電流
（Ｉ0）が振動して不安定にならないように動作する。
【００３５】ここで、上記フィードバック制御系に時間
遅れ要素14が必要な理由と該時間遅れ要素14の効果につ
いて説明する。一般に、フィードフォワード制御系でも
フィードバック制御系でも制御時間遅れは必ず存在する
が、この制御時間遅れがあってもいかに制御系を高速、
安定に動作させるかが課題となる。ＭＲＩ装置の傾斜磁
場電源装置においても、本明細書の“課題を解決する手
段”のところで述べたように、目標電流値（Ｉi）から
制御量（ｒ）を求めるまでの時間遅れ、制御量（ｒ）を
電流増幅器20で増幅して出力電圧（Ｖ0）を発生するま
での時間遅れ、前記出力電圧（Ｖ0）を負荷である傾斜
磁場コイルに印加してから該傾斜磁場コイルに電流が流
れるまでの時間遅れ、傾斜磁場コイルに電流が流れてか
らこの電流を電流検出手段11で検出しこれを制御系に入
力するまでの時間遅れが存在する。特に、ＭＲＩ装置の
傾斜磁場の場合、この磁場強度を発生するための傾斜磁
場発生コイルに流す電流は最大400A程度で、その精度は
0.4mA程度（これは、1/1,000,000の精度でデジタルのビ
ット数で２０ビットに相当）を要求されるので、上記制
御量（ｒ）を演算する制御系には温度等の外乱の影響を
受けないマイクロコンピュータを用いて計算によって求
める、特開平11-28198号公報に公開されているデジタル
制御方式を採用するために、電流検出手段で検出したア
ナログの検出値をデジタル値に変換しこれをマイクロコ
ンピュータに取り込むまでの時間遅れ、上記制御量
（ｒ）を計算し（デジタル値）これをアナログ値に変換
するまでの時間遅れも考慮しなければならない。
遅れ要素14が必要な理由と該時間遅れ要素14の効果につ
いて説明する。一般に、フィードフォワード制御系でも
フィードバック制御系でも制御時間遅れは必ず存在する
が、この制御時間遅れがあってもいかに制御系を高速、
安定に動作させるかが課題となる。ＭＲＩ装置の傾斜磁
場電源装置においても、本明細書の“課題を解決する手
段”のところで述べたように、目標電流値（Ｉi）から
制御量（ｒ）を求めるまでの時間遅れ、制御量（ｒ）を
電流増幅器20で増幅して出力電圧（Ｖ0）を発生するま
での時間遅れ、前記出力電圧（Ｖ0）を負荷である傾斜
磁場コイルに印加してから該傾斜磁場コイルに電流が流
れるまでの時間遅れ、傾斜磁場コイルに電流が流れてか
らこの電流を電流検出手段11で検出しこれを制御系に入
力するまでの時間遅れが存在する。特に、ＭＲＩ装置の
傾斜磁場の場合、この磁場強度を発生するための傾斜磁
場発生コイルに流す電流は最大400A程度で、その精度は
0.4mA程度（これは、1/1,000,000の精度でデジタルのビ
ット数で２０ビットに相当）を要求されるので、上記制
御量（ｒ）を演算する制御系には温度等の外乱の影響を
受けないマイクロコンピュータを用いて計算によって求
める、特開平11-28198号公報に公開されているデジタル
制御方式を採用するために、電流検出手段で検出したア
ナログの検出値をデジタル値に変換しこれをマイクロコ
ンピュータに取り込むまでの時間遅れ、上記制御量
（ｒ）を計算し（デジタル値）これをアナログ値に変換
するまでの時間遅れも考慮しなければならない。
【００３６】図４に上記の時間遅れと各値（目標電流
値、制御量、出力電圧、出力電流、検出電流）の関係を
示す。
値、制御量、出力電圧、出力電流、検出電流）の関係を
示す。
【００３７】ここで、上記した本発明による図３のフィ
ードバック制御系12の入力である目標電流値（Ｉi）と
電流検出値（Ｉr）に注目すると、フィードフォワード
制御系13によって目標電流値（Ｉi）と全く等しい出力
電流（Ｉ0）が流れ、この出力電流（Ｉ0）と全く等しい
電流を検出したとしても、図４に示すように目標電流値
（Ｉi）が出力されてから傾斜磁場コイルに電流が流れ
てこれを検出しマイクロコンピュータに取り込むまでに
は大きな時間遅れが生じ、時間遅れ要素14の無い従来の
フィードバック制御系では前記時間遅れ分だけ目標電流
値（Ｉi）と電流検出値（Ｉr）との差が大きくなり、こ
れによって該フィードバック制御系（従来方式）の制御
量を大きく変化させ、該フィードバック制御系を不安定
に動作させるものであった。このフィードバック制御時
間遅れによる不安定動作の原因について図５を用いて説
明する。図５は積分制御要素によるフィードバック制御
系の目標電流値（Ｉi）と電流検出値（Ｉr）との関係を
示す図で、電流検出遅れ時間を含む制御遅れ時間の大小
による目標電流値（Ｉi）と電流検出値（Ｉr）との関係
を示したものである。目標電流値に対して電流検出値は
前記の理由で遅れ時間を生じるが、該電流の立ち上がり
時に注目すると、目標電流値と電流検出値の差及びこの
差の面積（積分値）は制御遅れ時間の短い方が小さい
（制御遅れ時間が短い図５（ａ）の方が制御遅れ時間が
長い図５（ｂ）よりも小さい）。
ードバック制御系12の入力である目標電流値（Ｉi）と
電流検出値（Ｉr）に注目すると、フィードフォワード
制御系13によって目標電流値（Ｉi）と全く等しい出力
電流（Ｉ0）が流れ、この出力電流（Ｉ0）と全く等しい
電流を検出したとしても、図４に示すように目標電流値
（Ｉi）が出力されてから傾斜磁場コイルに電流が流れ
てこれを検出しマイクロコンピュータに取り込むまでに
は大きな時間遅れが生じ、時間遅れ要素14の無い従来の
フィードバック制御系では前記時間遅れ分だけ目標電流
値（Ｉi）と電流検出値（Ｉr）との差が大きくなり、こ
れによって該フィードバック制御系（従来方式）の制御
量を大きく変化させ、該フィードバック制御系を不安定
に動作させるものであった。このフィードバック制御時
間遅れによる不安定動作の原因について図５を用いて説
明する。図５は積分制御要素によるフィードバック制御
系の目標電流値（Ｉi）と電流検出値（Ｉr）との関係を
示す図で、電流検出遅れ時間を含む制御遅れ時間の大小
による目標電流値（Ｉi）と電流検出値（Ｉr）との関係
を示したものである。目標電流値に対して電流検出値は
前記の理由で遅れ時間を生じるが、該電流の立ち上がり
時に注目すると、目標電流値と電流検出値の差及びこの
差の面積（積分値）は制御遅れ時間の短い方が小さい
（制御遅れ時間が短い図５（ａ）の方が制御遅れ時間が
長い図５（ｂ）よりも小さい）。
【００３８】積分制御要素によるフィードバック制御系
においては、目標電流値と電流検出値の差の積分値が零
になるように動作するので、目標電流値が時間の経過に
伴って上昇する傾斜磁場コイル電流の立ち上がり時に生
じた制御偏差は積分されて増大し、目標電流値が一定値
になった後で電流検出値（傾斜磁場コイル電流）が目標
電流値を超えて（これをオーバーシュートと呼ぶ）電流
検出値が最大となり、その後該電流検出値は漸次減少し
て目標電流値と一致するようになる。すなわち、上記積
分制御によるフィードバック制御においては、目標電流
値と電流検出値との差の面積で、目標電流値＞電流検出
値の面積（斜線aの部分）と、目標電流値＜電流検出値
の面積（斜線bの部分）が等しくなるように動作する。
この結果、制御遅れ時間の長い図５（ｂ）の方が制御遅
れ時間の短い図５（ａ）の方よりもオーバーシュートが
大きくなることが分かる。ＭＲＩ装置の傾斜磁場におい
ては、前記オーバーシュートは磁場強度の変動となるの
で、これを生じさせないようにしなければならない。し
かし、上記したフィードバック制御系のみで上記オーバ
ーシュートを発生させないようにしようとすると、立ち
上がり時間が長くなってＥＰＩ（echo planar imagin
g）のような超高速撮像に適用できなくなる。
においては、目標電流値と電流検出値の差の積分値が零
になるように動作するので、目標電流値が時間の経過に
伴って上昇する傾斜磁場コイル電流の立ち上がり時に生
じた制御偏差は積分されて増大し、目標電流値が一定値
になった後で電流検出値（傾斜磁場コイル電流）が目標
電流値を超えて（これをオーバーシュートと呼ぶ）電流
検出値が最大となり、その後該電流検出値は漸次減少し
て目標電流値と一致するようになる。すなわち、上記積
分制御によるフィードバック制御においては、目標電流
値と電流検出値との差の面積で、目標電流値＞電流検出
値の面積（斜線aの部分）と、目標電流値＜電流検出値
の面積（斜線bの部分）が等しくなるように動作する。
この結果、制御遅れ時間の長い図５（ｂ）の方が制御遅
れ時間の短い図５（ａ）の方よりもオーバーシュートが
大きくなることが分かる。ＭＲＩ装置の傾斜磁場におい
ては、前記オーバーシュートは磁場強度の変動となるの
で、これを生じさせないようにしなければならない。し
かし、上記したフィードバック制御系のみで上記オーバ
ーシュートを発生させないようにしようとすると、立ち
上がり時間が長くなってＥＰＩ（echo planar imagin
g）のような超高速撮像に適用できなくなる。
【００３９】そこで、本発明においては、上記オーバー
シュートを発生しないようにするために、図３に示すよ
うにフィードバック制御系に時間遅れ要素14を設ける構
成とした。すなわち、目標電流値を傾斜磁場コイル電流
の立ち上がり開始点まで遅らせてこれをフィードバック
制御系12に入力するものである。このように、傾斜磁場
コイル電流の立ち上げ時に、目標電流値と電流検出値と
の時間的なずれを時間遅れ要素14によって補正すること
により、フィードバック制御系に入力する目標電流値と
電流検出値との誤差が少なくなり、これによってオーバ
ーシュートを抑制し、安定に制御することができるよう
になる。
シュートを発生しないようにするために、図３に示すよ
うにフィードバック制御系に時間遅れ要素14を設ける構
成とした。すなわち、目標電流値を傾斜磁場コイル電流
の立ち上がり開始点まで遅らせてこれをフィードバック
制御系12に入力するものである。このように、傾斜磁場
コイル電流の立ち上げ時に、目標電流値と電流検出値と
の時間的なずれを時間遅れ要素14によって補正すること
により、フィードバック制御系に入力する目標電流値と
電流検出値との誤差が少なくなり、これによってオーバ
ーシュートを抑制し、安定に制御することができるよう
になる。
【００４０】このようにして求めたフィードバック制御
系の制御量と上記フィードフォワード制御系で求めた制
御量とを演算手段15で加算して電流増幅器20に入力する
制御量（ｒ）とするもので、傾斜磁場コイル電流の立ち
上げ時にはフィードフォワード制御系で高速に立ち上
げ、立ち上がり後はフィードバック制御系により該傾斜
磁場コイル電流を目標電流値に一致制御する構成とした
ので、立ち上がりが高速でオーバーシュートが無く外乱
の影響を受けない高速、高精度、高安定の傾斜磁場コイ
ル電流制御を実現するものである。
系の制御量と上記フィードフォワード制御系で求めた制
御量とを演算手段15で加算して電流増幅器20に入力する
制御量（ｒ）とするもので、傾斜磁場コイル電流の立ち
上げ時にはフィードフォワード制御系で高速に立ち上
げ、立ち上がり後はフィードバック制御系により該傾斜
磁場コイル電流を目標電流値に一致制御する構成とした
ので、立ち上がりが高速でオーバーシュートが無く外乱
の影響を受けない高速、高精度、高安定の傾斜磁場コイ
ル電流制御を実現するものである。
【００４１】上記実施例では、フィードフォワード制御
系には比例＋微分制御要素による制御系を、フィードフ
ォワード制御系には比例＋積分＋微分制御要素による制
御系を用いた構成について説明したが、本発明はこの制
御系に限定するものではなく、例えばフィードフォワー
ド制御系には比例＋積分制御要素による制御系を用いて
も良く、またフィードバック制御系には目標電流値と電
流検出値を用いたフィードバック制御則であれば他の方
法を用いても良い。要するに、本発明の電源装置は、フ
ィードフォワード制御系とフィードバック制御系を並列
にし、かつ目標電流値を所定時間ただけ遅らせて前記フ
ィードバック制御系に入力する構成とする制御系であれ
ば良く、フィードフォワード制御系とフィードバック制
御系の制御則に限定するものではない。
系には比例＋微分制御要素による制御系を、フィードフ
ォワード制御系には比例＋積分＋微分制御要素による制
御系を用いた構成について説明したが、本発明はこの制
御系に限定するものではなく、例えばフィードフォワー
ド制御系には比例＋積分制御要素による制御系を用いて
も良く、またフィードバック制御系には目標電流値と電
流検出値を用いたフィードバック制御則であれば他の方
法を用いても良い。要するに、本発明の電源装置は、フ
ィードフォワード制御系とフィードバック制御系を並列
にし、かつ目標電流値を所定時間ただけ遅らせて前記フ
ィードバック制御系に入力する構成とする制御系であれ
ば良く、フィードフォワード制御系とフィードバック制
御系の制御則に限定するものではない。
【００４２】さらに、本発明は、上記の如く構成された
電源装置をＭＲＩ装置の傾斜磁場電源装置にに用いるこ
とによって、傾斜磁場コイル電流は低リップル、高応
答、高精度のものとなり、ゆらぎのない高精度、高安定
の傾斜磁場を発生させることができ、これによって超高
速撮像が可能なアーチファクトのない高画質の画像のＭ
ＲＩ装置を提供できる。
電源装置をＭＲＩ装置の傾斜磁場電源装置にに用いるこ
とによって、傾斜磁場コイル電流は低リップル、高応
答、高精度のものとなり、ゆらぎのない高精度、高安定
の傾斜磁場を発生させることができ、これによって超高
速撮像が可能なアーチファクトのない高画質の画像のＭ
ＲＩ装置を提供できる。
【００４３】
【発明の効果】本発明は、上記したように、目標電流値
のみを入力するフィードフォワード制御系と、所定時間
遅らせた目標電流値と電流検出器で検出した検出値とを
入力するフィードバック制御系とを設け、これらの制御
系で生成された制御量を加算してこれを電流増幅器に入
力するようにしたので、負荷電流を高速に立ち上げ、立
ち上がり後の定常時に外乱の影響を受けない、高速、高
精度、高安定の電源装置を提供することができる。
のみを入力するフィードフォワード制御系と、所定時間
遅らせた目標電流値と電流検出器で検出した検出値とを
入力するフィードバック制御系とを設け、これらの制御
系で生成された制御量を加算してこれを電流増幅器に入
力するようにしたので、負荷電流を高速に立ち上げ、立
ち上がり後の定常時に外乱の影響を受けない、高速、高
精度、高安定の電源装置を提供することができる。
【００４４】また、この電源装置をＭＲＩ装置の傾斜磁
場発生用電源装置に用いることによって、該傾斜磁場強
度を高速に立ち上げ、高精度、高安定の傾斜磁場とする
ことができるので、超高速撮像に対応した高画質の画像
が得られるＭＲＩ装置を提供することができる。
場発生用電源装置に用いることによって、該傾斜磁場強
度を高速に立ち上げ、高精度、高安定の傾斜磁場とする
ことができるので、超高速撮像に対応した高画質の画像
が得られるＭＲＩ装置を提供することができる。
【図１】本発明の電源装置をＭＲＩ装置の傾斜磁場電源
装置に用いた構成図。
装置に用いた構成図。
【図２】フィードフォワード制御系のみで負荷電流を制
御する電源装置の一実施例図。
御する電源装置の一実施例図。
【図３】本発明による図１の電源装置の制御系の一実施
例図。
例図。
【図４】目標電流、制御量、出力電圧、出力電流、検出
電流のタイミングを示す図。
電流のタイミングを示す図。
【図５】積分制御要素によるフィードバック制御系の目
標電流値と電流検出値との関係を示す図。
標電流値と電流検出値との関係を示す図。
【図６】従来の電源装置をＭＲＩ装置の傾斜磁場電源装
置に用いた構成図。
置に用いた構成図。
1,1',1" 傾斜磁場電源装置 2 傾斜磁場コイル 3 シーケンサ（ＭＲＩ装置のパルスシーケンス） 10,10',10” 制御回路 11 電流検出手段20 12,12' フィードバック制御系 13 フィードフォワード制御系 14 時間遅れ要素 15 加算手段 20 電流増幅器
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (51)Int.Cl.7 識別記号 ＦＩ テーマコート゛(参考） Ｇ０１Ｎ 24/06 ５１０Ｙ Ｆターム(参考） 4C096 AB33 AD09 CB13 5H004 GA03 GA10 GB20 HA14 HB14 JA04 KA22 KB02 KB04 KB06 KB13 KB16 KB22 KB32 MA20 5H410 BB01 BB05 CC03 DD03 DD06 DD09 DD10 EA10 EB04 EB13 FF05 FF26 GG03 JJ01 JJ07
Claims (4)
- 【請求項１】 電流増幅器と、該電流増幅器の出力電流
の目標値である電流指令値と、前記出力電流を検出する
電流検出器と、該電流検出器で検出した前記出力電流を
前記電流指令値になるように前記電流増幅器を制御する
制御手段とを備え、この制御手段により制御した前記電
流増幅器の出力を負荷に供給する電源装置において、前
記制御手段は、前記電流指令値を入力して前記出力電流
を制御する制御量を生成する第一の制御量生成手段と、
前記電流検出器の検出時間遅れ及び前記制御手段の制御
量生成時間遅れによる制御誤差を補正する誤差補正手段
を設けこの誤差補正手段により前記電流指令値を補正し
この補正した電流指令値に前記出力電流を追従制御する
制御量を生成する第二の制御量生成手段と、前記第一の
制御量生成手段と前記第二の制御量生成手段とから前記
出力電流を前記電流指令値になるように制御する制御量
生成手段とから成ることを特徴とする電源装置。 - 【請求項２】 前記第一の制御量生成手段はフィードフ
ォワード制御手段であり、前記第二の制御量生成手段は
フィードバック制御系であることを特徴とする請求項１
に記載の電源装置。 - 【請求項３】 前記誤差補正手段は前記電流指令値を所
定時間遅らせる時間遅らせ手段であることを特徴とする
請求項１、２に記載の電源装置。 - 【請求項４】 請求項１、２、３に記載の電源装置の出
力電流を磁気共鳴イメージング装置の傾斜磁場 コイル
に供給して傾斜磁場を発生させることを特徴とする磁気
共鳴イメージング装置。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP32220599A JP2001137214A (ja) | 1999-11-12 | 1999-11-12 | 電源装置及びこれを用いた磁気共鳴イメージング装置 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP32220599A JP2001137214A (ja) | 1999-11-12 | 1999-11-12 | 電源装置及びこれを用いた磁気共鳴イメージング装置 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JP2001137214A true JP2001137214A (ja) | 2001-05-22 |
| JP2001137214A5 JP2001137214A5 (ja) | 2006-12-28 |
Family
ID=18141139
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP32220599A Pending JP2001137214A (ja) | 1999-11-12 | 1999-11-12 | 電源装置及びこれを用いた磁気共鳴イメージング装置 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP2001137214A (ja) |
Cited By (9)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2006346234A (ja) * | 2005-06-17 | 2006-12-28 | Hitachi Medical Corp | 磁気共鳴イメージング装置 |
| JP2008253093A (ja) * | 2007-03-30 | 2008-10-16 | Yaskawa Electric Corp | 電動機制御装置及び制御方法 |
| JP2011041391A (ja) * | 2009-08-10 | 2011-02-24 | Tdk Corp | スイッチング電源装置、発電機および電力供給装置 |
| WO2014112235A1 (ja) * | 2013-01-16 | 2014-07-24 | 株式会社日立製作所 | 磁気共鳴イメージング装置及びそのタイミングずれ検出方法 |
| CN104237818A (zh) * | 2014-09-30 | 2014-12-24 | 中国科学院上海高等研究院 | 梯度系统及梯度磁场控制方法、核磁共振成像系统 |
| WO2018123063A1 (ja) * | 2016-12-29 | 2018-07-05 | 三菱電機株式会社 | 粒子線治療装置 |
| CN110876620A (zh) * | 2019-12-10 | 2020-03-13 | 上海联影医疗科技有限公司 | 梯度功率放大器的控制装置、梯度功率放大器及pet-mr设备 |
| WO2020208699A1 (ja) * | 2019-04-09 | 2020-10-15 | 三菱電機株式会社 | 傾斜磁場電源装置およびそれを備えた磁気共鳴画像診断装置 |
| KR20200125985A (ko) * | 2018-06-26 | 2020-11-05 | 엠케이에스 인스트루먼츠, 인코포레이티드 | 발전기의 적응적 제어 |
-
1999
- 1999-11-12 JP JP32220599A patent/JP2001137214A/ja active Pending
Cited By (18)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2006346234A (ja) * | 2005-06-17 | 2006-12-28 | Hitachi Medical Corp | 磁気共鳴イメージング装置 |
| JP2008253093A (ja) * | 2007-03-30 | 2008-10-16 | Yaskawa Electric Corp | 電動機制御装置及び制御方法 |
| JP2011041391A (ja) * | 2009-08-10 | 2011-02-24 | Tdk Corp | スイッチング電源装置、発電機および電力供給装置 |
| WO2014112235A1 (ja) * | 2013-01-16 | 2014-07-24 | 株式会社日立製作所 | 磁気共鳴イメージング装置及びそのタイミングずれ検出方法 |
| JP5974391B2 (ja) * | 2013-01-16 | 2016-08-23 | 株式会社日立製作所 | 磁気共鳴イメージング装置及びそのタイミングずれ検出方法 |
| JPWO2014112235A1 (ja) * | 2013-01-16 | 2017-01-19 | 株式会社日立製作所 | 磁気共鳴イメージング装置及びそのタイミングずれ検出方法 |
| CN104237818A (zh) * | 2014-09-30 | 2014-12-24 | 中国科学院上海高等研究院 | 梯度系统及梯度磁场控制方法、核磁共振成像系统 |
| CN104237818B (zh) * | 2014-09-30 | 2017-05-24 | 中国科学院上海高等研究院 | 梯度系统及梯度磁场控制方法、核磁共振成像系统 |
| WO2018123063A1 (ja) * | 2016-12-29 | 2018-07-05 | 三菱電機株式会社 | 粒子線治療装置 |
| KR20200125985A (ko) * | 2018-06-26 | 2020-11-05 | 엠케이에스 인스트루먼츠, 인코포레이티드 | 발전기의 적응적 제어 |
| JP2021520067A (ja) * | 2018-06-26 | 2021-08-12 | エムケーエス インストゥルメンツ，インコーポレイテッド | 電力発生器のための適応制御 |
| KR102364185B1 (ko) | 2018-06-26 | 2022-02-18 | 엠케이에스 인스트루먼츠, 인코포레이티드 | 발전기의 적응적 제어 |
| EP3815126A4 (en) * | 2018-06-26 | 2022-03-30 | MKS Instruments, Inc. | ADAPTIVE CONTROL FOR A POWER GENERATOR |
| JP7074876B2 (ja) | 2018-06-26 | 2022-05-24 | エムケーエス インストゥルメンツ，インコーポレイテッド | 電力発生器のための適応制御 |
| US11531312B2 (en) | 2018-06-26 | 2022-12-20 | Mks Instruments, Inc. | Adaptive control for a power generator |
| WO2020208699A1 (ja) * | 2019-04-09 | 2020-10-15 | 三菱電機株式会社 | 傾斜磁場電源装置およびそれを備えた磁気共鳴画像診断装置 |
| CN110876620A (zh) * | 2019-12-10 | 2020-03-13 | 上海联影医疗科技有限公司 | 梯度功率放大器的控制装置、梯度功率放大器及pet-mr设备 |
| CN110876620B (zh) * | 2019-12-10 | 2023-08-08 | 上海联影医疗科技股份有限公司 | 梯度功率放大器及其控制装置和pet-mr设备 |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| JP5916240B2 (ja) | 磁気共鳴イメージング装置および傾斜磁場波形推定方法 | |
| JPH06181905A (ja) | 全ディジタルコントローラを用いたｍｒｉ傾斜磁場ドライブ電流制御 | |
| JP2001137214A (ja) | 電源装置及びこれを用いた磁気共鳴イメージング装置 | |
| US6825667B1 (en) | Magnetic resonance imaging apparatus and method for maintaining high uniformity of magnetic field in magnetic resonance imaging apparatus | |
| US7239143B2 (en) | Digital magnetic resonance gradient pre-emphasis | |
| JPH0194833A (ja) | 核スピン断層撮影装置 | |
| US7778353B2 (en) | Controller for a radio-frequency amplifier | |
| US6369572B1 (en) | MRI apparatus with a feed forward loop inserted in the gradient loop | |
| Kurimoto et al. | Precise current control in accelerator magnets with a digital feedback system | |
| JP6599752B2 (ja) | 加速器の制御装置及びその制御方法、粒子線治療装置 | |
| US6867590B2 (en) | Method of compensating for gradient induced eddy currents in NMR imaging apparatuses | |
| JP2021016226A (ja) | モータの磁石温度の推定方法、及び、磁石温度の推定装置 | |
| JPH1189817A (ja) | 磁気共鳴イメージング装置 | |
| US5530356A (en) | Method and apparatus for generating magnetic fields for nuclear magnetic resonance imaging with cross-talk compensation | |
| JP2001087242A (ja) | 電源装置及びこれを用いた磁気共鳴イメージング装置 | |
| JP2926427B2 (ja) | Ｍｒｉの渦電流補正方法 | |
| JP4010645B2 (ja) | 電源装置及びこれを用いた磁気共鳴イメージング装置 | |
| JP3698228B2 (ja) | 電源装置及びこれを用いた磁気共鳴イメージング装置 | |
| JP3184859B2 (ja) | Ｎｍｒ磁場固定装置 | |
| JPH02206436A (ja) | 核磁気共鳴診断装置 | |
| EP4403945A1 (en) | Mri apparatus with improved thermal control system and method for operating said thermal control system | |
| JP2515829B2 (ja) | 加速器自動軌道調整装置 | |
| JP3292550B2 (ja) | Ｍｒｉ装置 | |
| JP6956597B2 (ja) | 磁気共鳴イメージング装置 | |
| JPS63271910A (ja) | Ｍｒｉ用傾斜磁場発生装置 |
Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| A521 | Written amendment |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A523 Effective date: 20061108 |
|
| A621 | Written request for application examination |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A621 Effective date: 20061108 |
|
| A977 | Report on retrieval |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A971007 Effective date: 20080908 |
|
| A131 | Notification of reasons for refusal |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A131 Effective date: 20080916 |
|
| A02 | Decision of refusal |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A02 Effective date: 20090202 |