JP2008284270A - Ｒｆコイル駆動回路およびｍｒｉ装置 - Google Patents

Abstract

【課題】ＲＦコイルから送信されるＲＦパルスの電力に応じてパワーアンプの電源電圧とバイアス電圧を調整し、電源電圧等の変動によるパワーアンプの利得の変化を補償して撮像するために必要な電力のＲＦパルスをＲＦコイルに印加する。
【解決手段】ＤＣ−ＤＣコンバータ３１２は、直流定電圧源３１１から供給される直流定電圧をより低い直流電圧に変換する。変換された直流電圧は、パワーアンプ３３に電源電圧として供給される。振幅調整部３５は、パワーアンプ３３に入力されるＲＦパルスの振幅を調整する。検出回路３６は、パワーアンプ３３で増幅されたＲＦパルスの電力（以下、電力検出値という。）を検出する。振幅調整部３５は、電力検出値とＲＦコイルに印加されるＲＦパルスの電力の目標値（電力目標値）の差が所定の範囲に入るようにパワーアンプ３３に入力されるＲＦパルスの振幅を調整する。
【選択図】図２

Description

本発明は、ＲＦ（Ｒａｄｉｏ Ｆｒｅｑｕｅｎｃｙ）コイル駆動回路およびＭＲＩ（Ｍａｇｎｅｔｉｃ Ｒｅｓｏｎａｎｃｅ Ｉｍａｇｉｎｇ）装置に関する。詳しくは、パワーアンプ（Ｐｏｗｅｒ Ａｍｐｌｉｆｉｅｒ）の消費電力を低減できるＲＦコイル（Ｃｏｉｌ）駆動回路、およびそのＲＦコイル駆動回路を用いたＭＲＩ装置に関する。

携帯電話や無線ＬＡＮ（Ｌｏｃａｌ Ａｒｅａ Ｎｅｔｗｏｒｋ）では、バッテリ（Ｂａｔｔｅｒｙ）駆動という制限があるため、ＲＦアナログ（Ａｎａｌｏｇ）回路の低消費電力化が強く望まれている。ＲＦアナログ回路では、特にパワーアンプの消費電力が大きく、その消費電力を低減することができれば、低消費電力化に効果的である。

そこで、基地局や無線ＬＡＮまでの距離が近ければＲＦ送信信号が弱くても通信できることに着目し、基地局や無線ＬＡＮまでの距離に応じてＲＦ送信信号の強度を調整することが行われる。
しかし、パワーアンプで消費される電力は、ＲＦコイルから送信されるＲＦ送信信号の電力とパワーアンプの電源電圧と直流バイアス（Ｂｉａｓ）電圧で決まる。また、ＲＦコイルから送信されるＲＦ送信信号の電力に応じて必要な電源電圧と直流バイアス電圧は異なる。
このため、パワーアンプから出力されるＲＦ送信信号の電力または振幅を検出し、その電力または振幅に応じてパワーアンプに供給される電源電圧とバイアス電圧が調整される（例えば、特許文献１参照）。

ＭＲＩ装置では、ＲＦコイルから送信されるＲＦ送信信号の電力が大きいため、ＲＦ送信信号を増幅するパワーアンプの消費電力が大きい。ＭＲＩ装置にはバッテリ駆動という制限はないが、ＭＲＩ装置でも携帯電話や無線ＬＡＮと同様にパワーアンプの低消費電力化が重要である。
なお、ＭＲＩ装置では、ＲＦコイルから送信されるＲＦ送信信号はＲＦパルス（Ｐｕｌｓｅ）とも呼ばれる。以下では、ＭＲＩ装置において、ＲＦコイルから送信されるＲＦ送信信号をＲＦパルスという。
米国特許６，１４８，２２０号明細書

ＭＲＩ装置では、撮像される患者の体重、ＲＦコイルの大きさ、撮像対象である患部の体表からの深さ等によって撮像するために必要なＲＦパルスの強度が変わる。例えば、頭部用コイルや手首コイルから送信されるＲＦパルスの電力は、ボディコイル（Ｂｏｄｙ Ｃｏｉｌ）から送信されるＲＦパルスの電力よりも小さい。そこで、パワーアンプの消費電力を低減するという観点から撮像するために必要なＲＦパルスの電力に応じてパワーアンプに供給される電源電圧とバイアス電圧を調整することが望ましい。

また、ＲＦパルスの電力が小さいときには、パワーアンプの電源電圧も小さくて良いが、電源電圧と直流バイアス電圧がＲＦパルスの電力が最大のときと同一であると、余分な熱が発生する。この無駄に発生する熱を冷やすためにパワーアンプを冷却する必要がある。パワーアンプの発熱を抑えるという観点からも撮像するために必要なＲＦパルスの電力に応じてパワーアンプに供給される電源電圧とバイアス電圧を調整することが望ましい。

しかし、パワーアンプは電源電圧が変わると利得が変わる。すなわち、パワーアンプは、入力される信号の振幅が同じであっても電源電圧が低下すると、増幅された出力信号の振幅が減少する。また、パワーアンプの利得は、温度等周囲の環境の影響によっても変化する。

以上から、ＲＦコイルから送信されるＲＦパルスの電力に応じてパワーアンプに供給される電源電圧とバイアス電圧を調整することができ、電源電圧等の変動によるパワーアンプの利得の変化を補償して撮像するために必要な電力のＲＦパルスをＲＦコイルに印加できるＲＦコイル駆動回路、およびそのＲＦコイル駆動回路を用いたＭＲＩ装置が要望されている。

本発明のＲＦコイル駆動回路は、出力する電源電圧の大きさを変更できる可変電圧電源部と、ＲＦ送信信号を生成するＲＦ送信信号生成部と、供給される前記電源電圧が低下すると消費電力が減少し、前記電源電圧が変化すると利得が変化し、当該変化した利得で前記ＲＦ送信信号を増幅してＲＦコイルに印加する増幅部と、前記ＲＦコイルに印加されるＲＦ送信信号の電力または振幅を検出する検出部と、電力目標値または振幅目標値と前記検出された電力または振幅が一致するように前記増幅部に入力されるＲＦ送信信号の振幅を調整する振幅調整部とを有し、前記電源電圧が変化すると、前記増幅部に入力されるＲＦ送信信号の振幅が調整され、前記ＲＦコイルに印加されるＲＦ送信信号の電力または振幅が電力目標値または振幅目標値に近づく。

好ましくは、本発明のＲＦコイル駆動回路は、前記可変電圧電源部が、直流定電圧を出力する直流定電圧源と、当該直流定電圧を当該直流定電圧より低い直流電圧に変換するＤＣ−ＤＣコンバータを含む。

好ましくは、本発明のＲＦコイル駆動回路は、前記可変電圧電源部が、前記直流定電圧を前記ＤＣ−ＤＣコンバータに供給して前記ＤＣ−ＤＣコンバータに前記直流定電圧より低い直流電圧を前記電源電圧として出力させるか、または前記ＤＣ−ＤＣコンバータを停止させて前記直流定電圧を前記電源電圧として出力させるか選択する選択部を含む。

好ましくは、本発明のＲＦコイル駆動回路は、前記増幅部が、直流バイアス電圧を低下させると消費電力が減少するパワーアンプである。

好ましくは、本発明のＲＦコイル駆動回路は、前記直流バイアス電圧を前記電源電圧に応じた電圧に調整するバイアス電圧調整部を有する。

また、本発明のＭＲＩ装置は、ＲＦパルスを送信するＲＦコイルと、前記ＲＦコイルに前記ＲＦパルスを印加するＲＦコイル駆動回路とを有し、前記ＲＦコイル駆動回路が、出力する電源電圧の大きさを変更できる可変電圧電源部と、ＲＦパルスを生成するＲＦパルス生成部と、供給される前記電源電圧が低下すると消費電力が減少し、前記電源電圧が変化すると利得が変化し、当該変化した利得で前記ＲＦパルスを増幅してＲＦコイルに印加する増幅部と、前記ＲＦコイルに印加されるＲＦパルスの電力または振幅を検出する検出部と、電力目標値または振幅目標値と前記検出された電力または振幅が一致するように前記増幅部に入力されるＲＦパルスの振幅を調整する振幅調整部とを含み、前記電源電圧が変化すると、前記増幅部に入力されるＲＦパルスの振幅が調整され、前記ＲＦコイルに印加されるＲＦパルスの電力または振幅が電力目標値または振幅目標値に近づく。

好ましくは、本発明のＭＲＩ装置は、前記可変電圧電源部が、直流定電圧を出力する直流定電圧源と、当該直流定電圧を当該直流定電圧より低い直流電圧に変換するＤＣ−ＤＣコンバータを含む。

好ましくは、本発明のＭＲＩ装置は、前記可変電圧電源部が、前記直流定電圧を前記ＤＣ−ＤＣコンバータに供給して前記ＤＣ−ＤＣコンバータに前記直流定電圧より低い直流電圧を前記電源電圧として出力させるか、または前記ＤＣ−ＤＣコンバータを停止させて前記直流定電圧を前記電源電圧として出力させるか選択する選択部を含む。

好ましくは、本発明のＭＲＩ装置は、前記増幅部が、直流バイアス電圧を低下させると消費電力が減少するパワーアンプである。

好ましくは、本発明のＭＲＩ装置は、前記直流バイアス電圧を前記電源電圧に応じた電圧に調整するバイアス電圧調整部を有する。

以上のように、本発明によれば、ＲＦコイルから送信されるＲＦパルスの電力に応じてパワーアンプに供給される電源電圧とバイアス電圧を調整することができ、電源電圧等の変動によるパワーアンプの利得の変化を補償して撮像するために必要な電力のＲＦパルスをＲＦコイルに印加することができる。

図１は、ＭＲＩ装置を示す図である。ＭＲＩ装置１０は、図１に示すように、マグネットシステム（Ｍａｇｎｅｔ Ｓｙｓｔｅｍ）１１、クレードル（Ｃｒａｄｌｅ）１２、傾斜磁場駆動回路１３、ＲＦコイル駆動回路１４、データ収集回路１５、制御部１６、オペレータコンソール（Ｏｐｅｒａｔｏｒ Ｃｏｎｓｏｌｅ）１７を有している。

マグネットシステム１１は、図１に示すように、概ね円柱状の内部空間（ボア、Ｂｏｒｅ）１１１を有し、ボア１１１内には、クッション（Ｃｕｓｈｉｏｎ）を介して被検体２０を載せたクレードル１２が図示しない搬送部によって搬入される。

マグネットシステム１１内には、図１に示すように、ボア１１１内のマグネットセンタ（Ｍａｇｎｅｔ Ｃｅｎｔｅｒ、走査する中心位置）の周囲に、静磁場発生部１１２、傾斜磁場コイル部１１３、及びＲＦコイル部１１４が配置されている。

静磁場発生部１１２は、ボア１１１内に静磁場を形成する。静磁場の方向は、例えば、被検体２０の体軸方向と平行である。ただし、静磁場の方向は被検体２０の体軸方向と垂直であっても良い。

傾斜磁場コイル部１１３は、ＲＦコイル部１１４が受信する磁気共鳴信号に３次元の位置情報を持たせるために、静磁場発生部１１２が形成した静磁場の強度に勾配を付ける傾斜磁場を発生する。傾斜磁場コイル部１１３が発生する傾斜磁場は、スライス（Ｓｌｉｃｅ）選択傾斜磁場、周波数エンコード（Ｅｎｃｏｄｅ）傾斜磁場及び位相エンコード傾斜磁場の３種類であり、これら３種類の傾斜磁場に対応して傾斜磁場コイル部１１３は３系統の傾斜磁場コイルを有する。

ＲＦコイル部１１４は、ＲＦパルスを送信し、静磁場発生部１１２が形成した静磁場空間内で被検体２０の体内のプロトン（Ｐｒｏｔｏｎ）のスピン（Ｓｐｉｎ）を励起して磁気共鳴信号を発生させる。また、ＲＦコイル部１１４は、被検体２０の発する磁気共鳴信号を受信する。なお、ＲＦコイル部１１４は、送信用ＲＦコイルと受信用ＲＦコイルを別々に設ける構造であっても良いし、ＲＦパルスの送信と磁気共鳴信号の受信を同じＲＦコイルで行う構造であっても良い。

傾斜磁場駆動回路１３は、制御部１６の指示に基づいて駆動信号ＤＲを傾斜磁場コイル部１１３に与えて傾斜磁場を発生させる。傾斜磁場駆動回路１３は、傾斜磁場コイル部１１３の３系統の傾斜磁場コイルに対応して、図示しない３系統の駆動回路を有する。

ＲＦコイル駆動回路１４は、後述するＲＦパルス生成回路とパワーアンプを含んでいる。ＲＦパルス生成回路はＲＦパルスを生成し、パワーアンプはオペレータコンソール１７から指定される送信条件に従ってＲＦパルスを増幅する。送信条件は、例えば、パワーアンプの電源電圧とＲＦコイル部１１４に印加されるＲＦパルスの電力の目標値である。増幅されたＲＦパルスはＲＦコイル部１１４に与えられる。

データ（Ｄａｔａ）収集回路１５は、ＲＦコイル部１１４によって受信された磁気共鳴信号を取り込み、デジタル（Ｄｉｇｉｔａｌ）信号に変換してオペレータコンソール１７のデータ処理部１７１に出力する。

制御部１６は、所定のパルスシーケンス（Ｐｕｌｓｅ Ｓｅｑｕｅｎｃｅ）に従って傾斜磁場駆動回路１３とＲＦコイル駆動回路１４を制御し、駆動信号ＤＲとＲＦパルスを生成させる。更に、制御部１６は、データ収集回路１５を制御する。

オペレータコンソール１７は、図１に示すように、データ処理部１７１、画像データベース（Ｄａｔａ Ｂａｓｅ）１７２、操作部１７３、及び表示部１７４を有している。
データ処理部１７１は、ＭＲＩ装置１０全体の制御や画像再構成処理等を行う。データ処理部１７１には、制御部１６が接続されており、データ処理部１７１は制御部１６を統括する。
また、データ処理部１７１には、画像データベース１７２、操作部１７３、及び表示部１７４が接続されている。画像データベース１７２は、例えば記録再生可能なハードディスク（Ｈａｒｄ Ｄｉｓｋ）装置等を含み、再構成された再構成画像データ等を記録する。操作部１７３はキーボード（Ｋｅｙｂｏａｒｄ）やマウス（Ｍｏｕｓｅ）等を含み、表示部１７４はグラフィックディスプレイ（Ｇｒａｐｈｉｃ Ｄｉｓｐｌａｙ）等を含んでいる。

図２は、本発明の一実施形態に係るＲＦコイル駆動回路の例を示すブロック図である。
ＲＦコイル駆動回路１４Ａは、可変電圧電源回路３１Ａと、ＲＦパルス生成回路３２と、パワーアンプ３３と、バイアス電圧調整部３４と、振幅調整部３５と、検出回路３６とを有している。ＲＦコイル駆動回路１４Ａは、図１のＲＦコイル駆動回路１４の一例である。

可変電圧電源回路３１Ａは、直流定電圧源３１１とＤＣ−ＤＣコンバータ（Ｄｉｒｅｃｔ−Ｃｕｒｒｅｎｔ−ｔｏ−Ｄｉｒｅｃｔ−Ｃｕｒｒｅｎｔ Ｃｏｎｖｅｒｔｅｒ）３１２を含んでいる。
オペレータコンソール１７から制御部１６を介して電源電圧の電圧値が指定されると、可変電圧電源回路３１Ａは指定された電圧値の電源電圧を生成し、パワーアンプ３３に供給する。直流定電圧源３１１は直流の定電圧をＤＣ−ＤＣコンバータ３１２に供給する。ＤＣ−ＤＣコンバータ３１２は、供給される直流定電圧をより低い直流電圧に変換する。変換された直流電圧は、パワーアンプ３３に電源電圧として供給される。電源電圧を下げることによって、パワーアンプ３３の消費電力を減少させることができる。

図３は、ＲＦパルス生成回路の一例を示すブロック図である。
ＲＦパルス生成回路３２は、ダイレクトデジタルシンセサイザ（Ｄｉｒｅｃｔ Ｄｉｇｉｔａｌ Ｓｙｎｔｈｅｓｉｚｅｒ、以下、ＤＤＳという。）４１と、包絡線信号生成器４２と、デジタルミキサ（Ｄｉｇｉｔａｌ Ｍｉｘｅｒ）４３と、デジタル／アナログ変換器（Ｄｉｇｉｔａｌ−ｔｏ−Ａｎａｌｏｇ Ｃｏｎｖｅｒｔｅｒ、以下、Ｄ／Ａ変換器という。）４４と、ローパスフィルタ（Ｌｏｗ−Ｐａｓｓ Ｆｉｌｔｅｒ、以下、ＬＰＦという。）４５とを有している。

ＤＤＳ４１は、位相記憶部４１１と位相累算部４１２と波形テーブル（Ｔａｂｌｅ）４１３を含む。
位相記憶部４１１には位相増加量が記憶されている。位相累算部４１２は、クロック（Ｃｌｏｃｋ）周期ごとに位相増加量を加算することによって、累算位相を計算する。ここで、クロック周期はＤ／Ａ変換器４４のサンプリング（Ｓａｍｐｌｉｎｇ）周波数の逆数である。累算位相は波形テーブル４１３に入力される。
波形テーブル４１３は、例えば、ＲＯＭ（Ｒｅａｄ Ｏｎｌｙ Ｍｅｍｏｒｙ）で構成され、累算位相に対応する搬送波信号のデジタル値が記憶されている。累算位相はＲＯＭのアドレス（Ａｄｄｒｅｓｓ）に入力され、ＲＯＭからはそのアドレスに記憶されている搬送波信号のデジタル値が出力される。
包絡線信号生成器４２は包絡線信号を生成する。デジタルミキサ４３は、搬送波信号を包絡線信号で変調し、所定の帯域幅を持ったＲＦパルス信号を生成する。
ＲＦパルス信号は、Ｄ／Ａ変換器４４によってアナログのＲＦパルスに変換される。Ｄ／Ａ変換器４４から出力されるＲＦパルスは高調波を含んでいるため、ＬＰＦ４５によって高調波成分が除去される。

パワーアンプ３３は、ＲＦパルス生成回路３２から出力されるＲＦパルスを増幅する。パワーアンプ３３によって増幅されたＲＦパルスはＲＦコイルに印加される。ＭＲＩ装置１０ではパワーアンプ３３によって増幅される前と増幅された後でＲＦパルスの波形が保たれていることが重要である。ＲＦパルスの波形がひずむと、再構成画像にアーチファクト（Ａｒｔｉｆａｃｔ）が生じる等の不都合が生じる。
一方、Ａ級アンプ（Ａｍｐｌｉｆｉｅｒ）は、広い入出力範囲において線形に動作するため、波形ひずみの問題が生じない。このため、ＭＲＩ装置１０のパワーアンプ３３にはＡ級アンプが用いられることが多い。

Ａ級アンプは、電源電圧の他に直流バイアス電圧を下げても消費電力が減少する。
また、Ａ級アンプでは、電源電圧が変わると増幅できる入出力範囲を広くするという観点からも、直流バイアス電圧を変えることが望ましい。例えば、パワーアンプ３３がエミッタ（Ｅｍｉｔｔｅｒ）接地のバイポーラトランジスタ（Ｂｉｐｏｌａｒ ｔｒａｎｓｉｓｔｏｒ）で作られているときは、ベース（Ｂａｓｅ）に印加される直流バイアス電圧を最適な動作点に設定することが望ましい。すなわち、電源電圧が低くなったときは、それに合わせてベースに印加される直流バイアス電圧を下げることが望ましい。
同様に、パワーアンプ３３がソース（Ｓｏｕｒｃｅ）接地の電界効果トランジスタで作られているときは、ゲート（Ｇａｔｅ）に印加される直流バイアス電圧を最適な動作点に設定することが望ましい。すなわち、電源電圧が低くなったときは、それに合わせてゲートに印加される直流バイアス電圧を下げることが望ましい。

バイアス電圧調整部３４は、可変電圧電源回路３１Ａからパワーアンプ３３に供給される電源電圧に基づいて最適な直流バイアス電圧を算出し、その直流バイアス電圧をパワーアンプ３３に設定する。バイアス電圧調整部３４は、例えば、増幅できる入出力範囲が最も広くなる電圧を直流バイアス電圧として算出する。

しかし、Ａ級アンプは、電源電圧が変わると利得が変わる。Ａ級アンプは、入力される信号の振幅が同じであっても電源電圧が低下すると、増幅された出力信号の振幅が減少する。また、Ａ級アンプの利得は、温度等周囲の環境の影響によっても変化する。

検出回路３６は、パワーアンプ３３によって増幅されたＲＦパルスの電力を検出する。検出回路３６は、例えば、増幅後のＲＦパルスをＲＦコイルに印加する配線に接続されたコンデンサ（Ｃｏｎｄｅｎｓｅｒ）と、そのコンデンサと接地電位の間に接続される非常に高い抵抗値の抵抗とで作ることができる。ＲＦパルスの電力は、抵抗の両端に生じる電圧を測定することによって求められる。パワーアンプ３３によって増幅されたＲＦパルスは検出回路３６を介してＲＦコイルに印加される。

振幅調整部３５は、パワーアンプ３３に入力されるＲＦパルスの振幅を調整する。オペレータコンソール１７から指定される電源電圧の電圧値が変更されると、可変電圧電源回路３１Ａからパワーアンプ３３に供給される電源電圧が変化する。電源電圧が変わるとパワーアンプ３３の利得が変わる。このため、パワーアンプ３３に入力されるＲＦパルスの振幅が一定であると、電源電圧が変化する前後でパワーアンプ３３から出力されるＲＦパルスの振幅が変化する。
オペレータコンソール１７から制御部１６を介してＲＦコイルに印加されるＲＦパルスの電力の目標値（以下、電力目標値という。）が指定される。振幅調整部３５は、この電力目標値に基づいてＲＦパルスの振幅の初期値を算出する。その際、オペレータコンソール１７から指定される電源電圧も考慮して計算することとしても良い。
ＲＦパルス生成回路３２で生成されたＲＦパルスの振幅は、まず振幅の初期値に増幅（または減衰）されてパワーアンプ３３に入力される。検出回路３６によってパワーアンプ３３で増幅されたＲＦパルスの電力（以下、電力検出値という。）が検出される。振幅調整部３５は、電力検出値と電力目標値を比較し、それらの差が所定の範囲に入るまでパワーアンプ３３に入力されるＲＦパルスの振幅を変更してＲＦパルスの増幅を繰り返す。これにより、ＲＦコイルに印加されるＲＦパルスの電力が電力目標値に近づく。

なお、バイアス電圧調整部３４と振幅調整部３５は、全てをハードウエア（Ｈａｒｄｗａｒｅ）で実現しても良いし、それらの一部の機能をコンピュータ（Ｃｏｍｐｕｔｅｒ）で実行されるソフトウエア（Ｓｏｆｔｗａｒｅ）として実現しても良い。

図４は、本発明の一実施形態に係るＲＦコイル駆動回路の処理を示す図である。
最初に、可変電圧電源回路３１Ａが生成するパワーアンプ３３の電源電圧と、パワーアンプ３３で増幅されるＲＦパルスの電力目標値がオペレータコンソール１７から制御部１６を介して指定される（ステップＳＴ１）。
パワーアンプ３３は、広い入出力範囲において線形に動作するが、出力電力が大きくなり過ぎても小さくなり過ぎても出力波形がつぶれ、増幅されたＲＦパルスの波形がひずむ。ＲＦパルスの波形がひずむと、再構成画像にアーチファクト等が生じ、画質が劣化する。再構成画像を目視チェック（Ｃｈｅｃｋ）した結果、画質が悪い場合には電力目標値に比べて電源電圧が低く設定されており、増幅されたＲＦパルスの波形がひずんでいる可能性がある。
そこで、本実施形態では、再構成画像の画質が悪い場合にはより高い電源電圧を指定して図４に示される処理を再度実行し、撮像し直すことを可能とするために、電源電圧と電力目標値を指定することとしている。ただし、初回の撮像時は電力目標値に基づいて電源電圧を算出し、再構成画像を目視チェックした結果、画質が悪いときに電源電圧と電力目標値を指定することとしても良い。

次に、可変電圧電源回路３１Ａが生成する電源電圧に基づいてバイアス電圧調整部３４が最適な直流バイアス電圧を算出してパワーアンプ３３に設定する（ステップＳＴ２）。
また、電力目標値に基づいて振幅調整部がパワーアンプ３３に入力するＲＦパルスの振幅の初期値を算出する（ステップＳＴ３）。
そして、ＲＦパルス生成回路３２が生成したＲＦパルス振幅を、振幅の初期値に増幅（または減衰）してパワーアンプ３３に入力する。パワーアンプ３３によって増幅されたＲＦパルスの電力を検出回路３６で検出する（ステップＳＴ４）。

振幅調整部３５は、電力検出値と電力目標値の差が所定の範囲内に収まっているか否か判定する（ステップＳＴ５）。
電力検出値と電力目標値の差が所定の範囲内に収まっているとき、振幅調整部３５は制御部１６を介してオペレータコンソール１７に撮像許可を出力し（ステップＳＴ６）、オペレータコンソール１７内のデータ処理部１７１の制御によって撮像が行われる（ステップＳＴ７）。
電力検出値と電力目標値の差が所定の範囲外であるとき、振幅調整部３５は所定の再試行回数を超えているか否か判定する（ステップＳＴ８）。
所定の再試行回数を超えているとき、振幅調整部３５は制御部１６を介してオペレータコンソール１７にエラー（Ｅｒｒｏｒ）を出力し、終了する（ステップＳＴ９）。例えば、電力目標値に比べて電源電圧が極度に低いため、充分な電力を得ることができず、電力検出値が電力目標値に達することが不可能な場合にステップＳＴ９が実行される。
所定の再試行回数内であるとき、振幅調整部３５はパワーアンプ３３に入力されるＲＦパルスの振幅を変更し（ステップＳＴ１０）、再度ステップＳＴ４の電力検出処理に戻る。

なお、可変電圧電源回路３１Ａは本発明の可変電圧電源部の例であり、ＲＦパルス生成回路３２は本発明のＲＦ送信信号生成部とＲＦパルス生成部の例であり、パワーアンプ３３は本発明の増幅部とパワーアンプの例であり、バイアス電圧調整部３４は本発明のバイアス電圧調整部の例であり、振幅調整部３５は本発明の振幅調整部の例であり、検出回路３６は本発明の検出部の例であり、直流定電圧源３１１は本発明の直流定電圧源の例であり、ＤＣ−ＤＣコンバータ３１２は本発明のＤＣ−ＤＣコンバータの例である。

図５は、本発明の他の実施形態に係るＲＦコイル駆動回路の例を示すブロック図である。
ＲＦコイル駆動回路１４Ｂは、可変電圧電源回路３１Ｂと、ＲＦパルス生成回路３２と、パワーアンプ３３と、バイアス電圧調整部３４と、振幅調整部３５と、検出回路３６とを有している。図２と図５における同一の符号は同一の構成要素を示す。
ＲＦコイル駆動回路１４Ｂは、図１のＲＦコイル駆動回路１４の一例である。ＲＦコイル駆動回路１４ＡとＲＦコイル駆動回路１４Ｂは、可変電圧電源回路３１Ａと可変電圧電源回路３１Ｂが異なるのみであり、他のブロック（Ｂｌｏｃｋ）は同一である。

可変電圧電源回路３１Ｂは、直流定電圧源３１１と、ＤＣ−ＤＣコンバータ３１２と、選択スイッチ（Ｓｗｉｔｃｈ）３１３とを含んでいる。
選択スイッチ３１３は、直流定電圧源３１１から出力される直流定電圧をＤＣ−ＤＣコンバータ３１２に供給してＤＣ−ＤＣコンバータ３１２に直流定電圧より低い直流電圧を電源電圧として出力させるか、またはＤＣ−ＤＣコンバータ３１２を停止させて直流定電圧源３１１から出力される直流定電圧を電源電圧として出力させるかを選択する。
オペレータコンソール１７から制御部１６を介して直流定電圧源を選択することが指定されると、選択スイッチ３１３によって直流定電圧源３１１とパワーアンプ３３が直接接続され、ＤＣ−ＤＣコンバータ３１２は停止する。直流定電圧源を選択することが指定されているとき、振幅調整部３５は停止する。すなわち、振幅調整部３５は、図４のステップＳＴ５とステップＳＴ６とステップＳＴ８とステップＳＴ９とステップＳＴ１０の処理を行わない。

撮像される画像の種類によっては、ＤＣ−ＤＣコンバータ３１２から発生するノイズ（Ｎｏｉｓｅ）が再構成画像の画質を劣化させる場合がある。このような場合に、直流定電圧源３１１からパワーアンプ３３に直接電源電圧を供給し、ＤＣ−ＤＣコンバータ３１２を停止させる。これにより、ＤＣ−ＤＣコンバータ３１２からノイズが発生することを防ぐことができる。
また、ＲＦコイルから送信されるＲＦパルスの電力が大きく、ＤＣ−ＤＣコンバータ３１２を使用することによる消費電力低減効果が無い場合にオペレータコンソール１７から直流定電圧源を選択することを指定し、ＤＣ−ＤＣコンバータ３１２を停止させても良い。ＤＣ−ＤＣコンバータ３１２もわずかではあるが、電力を消費する。この電力を削減できる効果がある。

なお、可変電圧電源回路３１Ｂは本発明の可変電圧電源部の例であり、選択スイッチ３１３は本発明の選択部の例である。

上記実施形態では、検出回路３６が増幅されたＲＦパルスの電力を検出し、振幅調整部３５が電力検出値と電力目標値の差が所定の範囲内に収まっているか否か判定するとしたが、検出回路３６が増幅されたＲＦパルスの振幅を検出し、振幅調整部３５が振幅検出値と振幅目標値の差が所定の範囲内に収まっているか否か判定しても良い。この場合、オペレータコンソール１７からは振幅目標値が指定される。振幅検出値と振幅目標値の差が所定の範囲内に収まっているとき、振幅調整部３５は撮像許可を出力する。一方、振幅検出値と振幅目標値の差が所定の範囲外であるとき、振幅調整部３５はパワーアンプ３３に入力されるＲＦパルスの振幅を変更してＲＦパルスを増幅し、再度振幅検出処理を行う。

このように、本発明のＲＦコイル駆動回路によれば、ＲＦコイルから送信されるＲＦパルスの電力に応じてパワーアンプに供給される電源電圧とバイアス電圧を調整することができ、電源電圧等の変動によるパワーアンプの利得の変化を補償して撮像するために必要な電力のＲＦパルスをＲＦコイルに印加することができる。このため、パワーアンプの消費電力を低減することができる。また、パワーアンプの冷却にかかるコストを低減することができる。

以上、本発明の実施形態について説明したが、設計上の都合やその他の要因によって必要となる様々な修正や組み合わせは、請求項に記載されている発明や発明の実施形態に記載されている具体例に対応する発明の範囲に含まれると理解されるべきである。

また、ＭＲＩ装置に含まれるＲＦコイル駆動回路を例として説明したが、本発明は、携帯電話や無線ＬＡＮのＲＦアナログ回路に含まれるパワーアンプを駆動する回路についても同様に適用することができる。

ＭＲＩ装置を示す図である。 本発明の一実施形態に係るＲＦコイル駆動回路の例を示すブロック図である。 ＲＦパルス生成回路の一例を示すブロック図である。 本発明の一実施形態に係るＲＦコイル駆動回路の処理を示す図である。 本発明の他の実施形態に係るＲＦコイル駆動回路の例を示すブロック図である。

符号の説明

１０…ＭＲＩ装置、３１Ａ、３１Ｂ…可変電圧電源回路、３２…ＲＦパルス生成回路、３３…パワーアンプ、３４…バイアス電圧調整部、３５…振幅調整部、３６…検出回路、３１１…直流定電圧源、３１２…ＤＣ−ＤＣコンバータ、３１３…選択スイッチ

Claims (10)

1. 出力する電源電圧の大きさを変更できる可変電圧電源部と、
   ＲＦ送信信号を生成するＲＦ送信信号生成部と、
   供給される前記電源電圧が低下すると消費電力が減少し、前記電源電圧が変化すると利得が変化し、当該変化した利得で前記ＲＦ送信信号を増幅してＲＦコイルに印加する増幅部と、
   前記ＲＦコイルに印加されるＲＦ送信信号の電力または振幅を検出する検出部と、
   電力目標値または振幅目標値と前記検出された電力または振幅が一致するように前記増幅部に入力されるＲＦ送信信号の振幅を調整する振幅調整部と
   を有し、
   前記電源電圧が変化すると、前記増幅部に入力されるＲＦ送信信号の振幅が調整され、前記ＲＦコイルに印加されるＲＦ送信信号の電力または振幅が電力目標値または振幅目標値に近づく
   ＲＦコイル駆動回路。
2. 前記可変電圧電源部が、直流定電圧を出力する直流定電圧源と、当該直流定電圧を当該直流定電圧より低い直流電圧に変換するＤＣ−ＤＣコンバータを含む
   請求項１に記載のＲＦコイル駆動回路。
3. 前記可変電圧電源部が、前記直流定電圧を前記ＤＣ−ＤＣコンバータに供給して前記ＤＣ−ＤＣコンバータに前記直流定電圧より低い直流電圧を前記電源電圧として出力させるか、または前記ＤＣ−ＤＣコンバータを停止させて前記直流定電圧を前記電源電圧として出力させるか選択する選択部を含む
   請求項２に記載のＲＦコイル駆動回路。
4. 前記増幅部が、直流バイアス電圧を低下させると消費電力が減少するパワーアンプである
   請求項１から請求項３までのいずれか１項に記載のＲＦコイル駆動回路。
5. 前記直流バイアス電圧を前記電源電圧に応じた電圧に調整するバイアス電圧調整部を有する
   請求項４に記載のＲＦコイル駆動回路。
6. ＲＦパルスを送信するＲＦコイルと、
   前記ＲＦコイルに前記ＲＦパルスを印加するＲＦコイル駆動回路と
   を有し、
   前記ＲＦコイル駆動回路が、
   出力する電源電圧の大きさを変更できる可変電圧電源部と、
   ＲＦパルスを生成するＲＦパルス生成部と、
   供給される前記電源電圧が低下すると消費電力が減少し、前記電源電圧が変化すると利得が変化し、当該変化した利得で前記ＲＦパルスを増幅してＲＦコイルに印加する増幅部と、
   前記ＲＦコイルに印加されるＲＦパルスの電力または振幅を検出する検出部と、
   電力目標値または振幅目標値と前記検出された電力または振幅が一致するように前記増幅部に入力されるＲＦパルスの振幅を調整する振幅調整部と
   を含み、
   前記電源電圧が変化すると、前記増幅部に入力されるＲＦパルスの振幅が調整され、前記ＲＦコイルに印加されるＲＦパルスの電力または振幅が電力目標値または振幅目標値に近づく
   ＭＲＩ装置。
7. 前記可変電圧電源部が、直流定電圧を出力する直流定電圧源と、当該直流定電圧を当該直流定電圧より低い直流電圧に変換するＤＣ−ＤＣコンバータを含む
   請求項６に記載のＭＲＩ装置。
8. 前記可変電圧電源部が、前記直流定電圧を前記ＤＣ−ＤＣコンバータに供給して前記ＤＣ−ＤＣコンバータに前記直流定電圧より低い直流電圧を前記電源電圧として出力させるか、または前記ＤＣ−ＤＣコンバータを停止させて前記直流定電圧を前記電源電圧として出力させるか選択する選択部を含む
   請求項７に記載のＭＲＩ装置。
9. 前記増幅部が、直流バイアス電圧を低下させると消費電力が減少するパワーアンプである
   請求項６から請求項８までのいずれか１項に記載のＭＲＩ装置。
10. 前記直流バイアス電圧を前記電源電圧に応じた電圧に調整するバイアス電圧調整部を有する
    請求項９に記載のＭＲＩ装置。

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