JP2009240526A - Mri apparatus - Google Patents

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  • Magnetic Resonance Imaging Apparatus (AREA)

Abstract

<P>PROBLEM TO BE SOLVED: To provide a MRI apparatus can produce an electric source part with a small setting area. <P>SOLUTION: An electric storage part 32 includes a volume can store the same electric power as all power consumption APtotal that DC/AC power conversion means 34 and gradient coils 14 consume or more. Then, the maximum power consumption Pmax can be supplied to the AC/DC power conversion part 31 by supplying electric power from the electric storage part 32 even if AC/DC power conversion part 31 can output only the same direct current power Pdc_ave as the average power consumption Pave. Therefore, the rated power of an insulating transformer 31a and a commutator 31b can be diminished. <P>COPYRIGHT: (C)2010,JPO&INPIT

Description

本発明は、勾配コイルに勾配コイル用交流電力を供給する電源部を有するMRI装置に関する。   The present invention relates to an MRI apparatus having a power supply unit for supplying gradient coil AC power to a gradient coil.

MRI(Magnetic
Resonance Imaging)システムは、電源部に、交流電力を直流電力に変換するコンバータを備えている(特許文献1参照)。
再表2005−08814
MRI (Magnetic
The Resonance Imaging system includes a converter that converts AC power into DC power in a power supply unit (see Patent Document 1).
Table 2005-08814

上記の文献の方法では、消費電力の最大値(最大消費電力)と同じ定格電力を有するコンバータ、又は最大消費電力よりも大きい定格電力を有するコンバータが必要となる。したがって、定格電力が大きい大型のコンバータが必要となり、電源部の設置面積が大きくなるという問題がある。   In the method of the above literature, a converter having the same rated power as the maximum value of power consumption (maximum power consumption) or a converter having a rated power larger than the maximum power consumption is required. Therefore, a large converter with a large rated power is required, and there is a problem that the installation area of the power supply unit becomes large.

本発明は、上記の事情に鑑み、設置面積の小さい電源部を実現することができるMRIシステムを提供することを目的とする。   An object of this invention is to provide the MRI system which can implement | achieve a power supply part with a small installation area in view of said situation.

上記の問題を解決する本発明のMRI装置は、
勾配コイルと、データ収集期間の各繰返し時間に前記勾配コイルに勾配コイル用交流電力を供給する電源部とを有するMRI装置であって、
前記電源部は、
交流電力供給源からの入力交流電力を直流電力に変換し、前記直流電力を出力する第1の電力変換部、
前記直流電力を蓄電する蓄電部、および
前記蓄電部から直流電力を取り出し、取り出した前記直流電力を前記勾配コイル用交流電力に変換する第2の電力変換部、
を有し、
前記蓄電部は、前記第2の電力変換部と前記勾配コイルが前記繰返し時間の間に消費する電力を蓄えるのに必要な容量を有しており、
前記第2の電力変換部は、前記繰返し時間の間に、前記蓄電部から直流電力を取り出し、
前記第1の電力変換部は、前記繰返し時間の間に前記蓄電部から取り出された直流電力を、前記繰返し時間の間に、前記蓄電部に補充する。
The MRI apparatus of the present invention that solves the above problems is
An MRI apparatus having a gradient coil and a power supply unit for supplying gradient coil AC power to the gradient coil at each repetition time of a data collection period,
The power supply unit is
A first power converter that converts input AC power from an AC power supply source into DC power and outputs the DC power;
A power storage unit that stores the DC power; and a second power conversion unit that extracts DC power from the power storage unit and converts the extracted DC power into the gradient coil AC power;
Have
The power storage unit has a capacity necessary to store the power consumed by the second power conversion unit and the gradient coil during the repetition time,
The second power conversion unit extracts DC power from the power storage unit during the repetition time,
The first power conversion unit replenishes the power storage unit with the DC power extracted from the power storage unit during the repetition time during the repetition time.

本発明では、蓄電部は、第2の電力変換部と勾配コイルが繰返し時間の間に消費する電力を蓄えるのに必要な容量を有している。したがって、第1の電力変換部として、定格電力の小さい小型のものを使用することができ、電源部の設置面積を小さくすることができる。   In the present invention, the power storage unit has a capacity necessary for storing the power consumed by the second power conversion unit and the gradient coil during the repetition time. Therefore, a small power converter having a small rated power can be used as the first power conversion unit, and the installation area of the power supply unit can be reduced.

以下、図面を参照しながら、発明を実施するための最良の形態を詳細に説明する。尚、本発明は、発明を実施するための最良の形態に限定されるものではない。   The best mode for carrying out the invention will be described below in detail with reference to the drawings. The present invention is not limited to the best mode for carrying out the invention.

1.第1の実施形態
図1は、本発明の第1の実施形態のMRI(Magnetic Resonance Imaging)システム100の斜視図である。
1. First Embodiment FIG. 1 is a perspective view of an MRI (Magnetic Resonance Imaging) system 100 according to a first embodiment of the present invention.

MRIシステム100は、MRI装置11と、MRI装置11を制御する制御装置21とを有している。MRI装置11は、MRI室10に設置されており、制御装置21はモニター室20に設置されている。   The MRI system 100 includes an MRI apparatus 11 and a control device 21 that controls the MRI apparatus 11. The MRI apparatus 11 is installed in the MRI room 10, and the control apparatus 21 is installed in the monitor room 20.

MRI装置11は、勾配コイル群14を有している。勾配コイル群14は、3つの勾配コイル14X、14Y、および14Zから構成される(後述する図2参照)。   The MRI apparatus 11 has a gradient coil group 14. The gradient coil group 14 includes three gradient coils 14X, 14Y, and 14Z (see FIG. 2 described later).

制御装置21は、操作部22と、キャビネット23と、を有している。   The control device 21 includes an operation unit 22 and a cabinet 23.

キャビネット23は、MRI装置11に電力を供給したり、受信コイル(図示せず)が受信したMR信号を処理する。キャビネット23は、勾配コイル電源部24と、電源制御部40とを有している。   The cabinet 23 supplies power to the MRI apparatus 11 and processes MR signals received by a receiving coil (not shown). The cabinet 23 includes a gradient coil power supply unit 24 and a power supply control unit 40.

勾配コイル電源部24は、MRI装置11の勾配コイル群14に電力を供給する。勾配コイル電源部24は、モニター室20の交流電力供給源20aから交流電力を受け取り、受け取った交流電力を、勾配コイル群14を駆動するための勾配コイル用交流電力に変換する。電源制御部40は、勾配コイル電源部24の動作を制御する。電源制御部40の具体的な役割については、後述する。   The gradient coil power supply unit 24 supplies power to the gradient coil group 14 of the MRI apparatus 11. The gradient coil power supply unit 24 receives AC power from the AC power supply source 20 a of the monitor room 20, and converts the received AC power into gradient coil AC power for driving the gradient coil group 14. The power supply control unit 40 controls the operation of the gradient coil power supply unit 24. A specific role of the power control unit 40 will be described later.

図2は、勾配コイル電源部24と、電源制御部40と、勾配コイル群14とを具体的に示す図である。   FIG. 2 is a diagram specifically showing the gradient coil power supply unit 24, the power supply control unit 40, and the gradient coil group 14.

勾配コイル群14は、X軸勾配コイル14Xと、Y軸勾配コイル14Yと、Z軸勾配コイル14Zとを有している。   The gradient coil group 14 includes an X-axis gradient coil 14X, a Y-axis gradient coil 14Y, and a Z-axis gradient coil 14Z.

勾配コイル電源24は、AC/DC電力変換部31、蓄電部32、放電部33、およびDC/AC電力変換手段34を有している。   The gradient coil power supply 24 includes an AC / DC power conversion unit 31, a power storage unit 32, a discharge unit 33, and DC / AC power conversion means 34.

AC/DC電力変換部31は、交流電力供給源20aから入力交流電力Pac_inを受け取り、入力交流電力Pac_inを、直流電力Pdcに変換する。AC/DC電力変換部31は、絶縁トランス31aと、整流器31bとを有している。絶縁トランス31aは、交流電力供給源20aから入力交流電力Pac_inを受け取り、入力交流電力Pac_inを、出力交流電力Pac_tに変換する。整流器31bは、絶縁トランス31aの出力交流電力Pac_tを直流電力Pdcに変換する。   The AC / DC power conversion unit 31 receives the input AC power Pac_in from the AC power supply source 20a, and converts the input AC power Pac_in into DC power Pdc. The AC / DC power conversion unit 31 includes an insulating transformer 31a and a rectifier 31b. The insulating transformer 31a receives the input AC power Pac_in from the AC power supply source 20a, and converts the input AC power Pac_in into output AC power Pac_t. The rectifier 31b converts the output AC power Pac_t from the insulating transformer 31a into DC power Pdc.

整流器31bが出力する直流電力Pdcは、蓄電部32に蓄電されたり、あるいは、DC/AC電力変換手段34に供給される。   The DC power Pdc output from the rectifier 31 b is stored in the power storage unit 32 or supplied to the DC / AC power conversion means 34.

蓄電部32は、整流器31bから出力された直流電力Pdcを蓄電する。本実施形態では、蓄電部32は、数ファラドの静電容量Cを有するコンデンサが使用されている。数ファラドの静電容量Cを有するコンデンサとして、例えば電気二重層コンデンサを使用することができる。   The power storage unit 32 stores the DC power Pdc output from the rectifier 31b. In the present embodiment, the power storage unit 32 uses a capacitor having a capacitance C of several farads. As a capacitor having a capacitance C of several farads, for example, an electric double layer capacitor can be used.

放電部33は、蓄電部32に溜まっている電荷をシャットダウン期間Tsd(図3(a)参照)に放電するためのものである。放電部33は、放電抵抗33aと、スイッチ33bとを有している。スイッチ33bがオンになると、放電抵抗33aが蓄電部32に並列接続されるので、蓄電部32に溜まっている電荷が放電される。   The discharge part 33 is for discharging the electric charge accumulated in the power storage part 32 during the shutdown period Tsd (see FIG. 3A). The discharge unit 33 includes a discharge resistor 33a and a switch 33b. When the switch 33b is turned on, the discharge resistor 33a is connected to the power storage unit 32 in parallel, so that the charge accumulated in the power storage unit 32 is discharged.

DC/AC電力変換手段34は、整流器31bからの直流電力Pdcおよび/又は蓄電部32からの直流電力Pdc_capを受け取り、受け取った直流電力Pdcおよび/又は直流電力Pdc_capを、勾配コイル群14に供給される交流電力に変換する。DC/AC電力変換手段34は、3つのDC/AC電力変換部35X、35Y、および35Zを有している。   The DC / AC power conversion means 34 receives the DC power Pdc from the rectifier 31 b and / or the DC power Pdc_cap from the power storage unit 32, and the received DC power Pdc and / or DC power Pdc_cap is supplied to the gradient coil group 14. Convert to AC power. The DC / AC power conversion means 34 has three DC / AC power conversion units 35X, 35Y, and 35Z.

DC/AC電力変換部35Xは、直流電力Pdcおよび/又は直流電力Pdc_capを、X軸勾配コイル14Xに供給されるX軸勾配コイル用交流電力Pac_Gxに変換する。DC/AC電力変換部35Yは、直流電力Pdcおよび/又は直流電力Pdc_capを、Y軸勾配コイル14Yに供給されるY軸勾配コイル用交流電力Pac_Gyに変換する。DC/AC電力変換部35Zは、直流電力Pdcおよび/又は直流電力Pdc_capを、Z軸勾配コイル14Zに供給されるZ軸勾配コイル用交流電力Pac_Gzに変換する。   The DC / AC power converter 35X converts the DC power Pdc and / or the DC power Pdc_cap into X-axis gradient coil AC power Pac_Gx supplied to the X-axis gradient coil 14X. The DC / AC power conversion unit 35Y converts the DC power Pdc and / or the DC power Pdc_cap into Y-axis gradient coil AC power Pac_Gy supplied to the Y-axis gradient coil 14Y. The DC / AC power conversion unit 35Z converts the DC power Pdc and / or the DC power Pdc_cap into the Z-axis gradient coil AC power Pac_Gz supplied to the Z-axis gradient coil 14Z.

DC/AC電力変換部35Xは、インバータ36とフィルタ37とを有している。インバータ36は、直流電力Pdcおよび/又は直流電力Pdc_capを受け取り、受け取った直流電力Pdcおよび/又は直流電力Pdc_capを、交流電力Pac_invに変換する。フィルタ37は、インバータ36からの交流電力Pac_invをフィルタ処理し、フィルタ処理された交流電力Pac_invを、X軸勾配コイル用交流電力Pac_Gxとして出力する。X軸勾配コイル14Xは、X軸勾配コイル用交流電力Pac_Gxが供給されることによって、X軸方向の勾配磁場を発生する。DC/AC電力変換部35Xと勾配コイル14Xとの組合せSetXは、X軸方向の勾配磁場を発生させるために設けられている。   The DC / AC power conversion unit 35 </ b> X includes an inverter 36 and a filter 37. The inverter 36 receives the DC power Pdc and / or DC power Pdc_cap, and converts the received DC power Pdc and / or DC power Pdc_cap into AC power Pac_inv. The filter 37 filters the AC power Pac_inv from the inverter 36, and outputs the filtered AC power Pac_inv as the X-axis gradient coil AC power Pac_Gx. The X-axis gradient coil 14X generates a gradient magnetic field in the X-axis direction by being supplied with the X-axis gradient coil AC power Pac_Gx. The combination SetX of the DC / AC power converter 35X and the gradient coil 14X is provided for generating a gradient magnetic field in the X-axis direction.

尚、DC/AC電力変換部35Yおよび35Zの構造は、DC/AC電力変換部35Xと同じであるので、DC/AC電力変換部35Yおよび35Zの詳しい説明については省略する。DC/AC電力変換部35YとY軸勾配コイル14Yとの組合せSetYは、Y軸方向の勾配磁場を発生させるために設けられている。また、DC/AC電力変換部35ZとZ軸勾配コイル14Zとの組合せSetZは、Z軸方向の勾配磁場を発生させるために設けられている。   The structure of the DC / AC power conversion units 35Y and 35Z is the same as that of the DC / AC power conversion unit 35X, and a detailed description of the DC / AC power conversion units 35Y and 35Z will be omitted. A combination SetY of the DC / AC power converter 35Y and the Y-axis gradient coil 14Y is provided to generate a gradient magnetic field in the Y-axis direction. The combination SetZ of the DC / AC power converter 35Z and the Z-axis gradient coil 14Z is provided for generating a gradient magnetic field in the Z-axis direction.

電源制御部40は、DC/AC電力変換手段34が整流器31bおよび/又は蓄電部32から電力を取り出すタイミングを制御する。また、電源制御部40は、放電部33のスイッチ33bのオン、オフを制御する。   The power supply control unit 40 controls the timing at which the DC / AC power conversion means 34 extracts power from the rectifier 31 b and / or the power storage unit 32. Further, the power supply control unit 40 controls on / off of the switch 33b of the discharge unit 33.

図3は、MRIシステム100のタイムスケジュールの一例を示す図である。   FIG. 3 is a diagram illustrating an example of a time schedule of the MRI system 100.

MRIシステム100は、パワーオン期間Tpoと、撮像期間Timと、シャットダウン期間Tsdとを有している(図3(a)参照)。   The MRI system 100 has a power-on period Tpo, an imaging period Tim, and a shutdown period Tsd (see FIG. 3A).

パワーオン期間Tpoは、MRIシステム100を立ち上げるための期間である。撮像期間Timは、被検体12(図1参照)を撮像する期間である。シャットダウン期間Tsdは、MRIシステム100をシャットダウンするための期間である。   The power-on period Tpo is a period for starting up the MRI system 100. The imaging period Tim is a period during which the subject 12 (see FIG. 1) is imaged. The shutdown period Tsd is a period for shutting down the MRI system 100.

撮像期間Timは、パルスシーケンスが実行されるパルスシーケンス期間Tpsを有している。各パルスシーケンス期間Tpsは、プリパレーション期間Tprepと、データ収集期間Tdataとを有している(図3(b)参照)。プリパレーション期間Tprepは、被検体12からデータを収集する前に、被検体12に先行パルスを送信するための期間である。データ収集期間Tdataは、被検体12からデータを収集するための期間である。   The imaging period Tim has a pulse sequence period Tps in which the pulse sequence is executed. Each pulse sequence period Tps has a preparation period Tprep and a data collection period Tdata (see FIG. 3B). The preparation period Tprep is a period for transmitting a preceding pulse to the subject 12 before collecting data from the subject 12. The data collection period Tdata is a period for collecting data from the subject 12.

データ収集期間Tdataでは、繰返し時間TRごとにデータが収集される(図3(c)参照)。各繰返し時間TRには、データを収集するためのデータ収集用パルスシーケンスが実行される。各繰返し時間TRごとに実行されるデータ収集用パルスシーケンスの一例が、図3(d)に示されている。   In the data collection period Tdata, data is collected for each repetition time TR (see FIG. 3C). In each repetition time TR, a data collection pulse sequence for collecting data is executed. An example of a data acquisition pulse sequence executed at each repetition time TR is shown in FIG.

図4は、各繰返し時間TRの間に、DC/AC電力変換手段34と勾配コイル群14によって消費される消費電力Pcの時間変化の一例を表すグラフである。   FIG. 4 is a graph showing an example of a time change of the power consumption Pc consumed by the DC / AC power conversion means 34 and the gradient coil group 14 during each repetition time TR.

本実施形態では、繰返し時間TRの間に、DC/AC電力変換手段34が整流器31bおよび/又は蓄電部32から電力を取り出し、取り出した電力を勾配コイル用交流電力Pac_Gx、Pac_Gy、およびPac_Gzに変換する。また、勾配コイル14X、14Y、および14Zは、勾配コイル用交流電力Pac_Gx、Pac_Gy、およびPac_Gzが供給されることによって、勾配パルスを印加する。したがって、各繰返し時間TRの間に、DC/AC電力変換手段34と勾配コイル群14によって電力が消費される。   In the present embodiment, the DC / AC power conversion means 34 extracts power from the rectifier 31b and / or the power storage unit 32 during the repetition time TR, and converts the extracted power into gradient coil AC power Pac_Gx, Pac_Gy, and Pac_Gz. To do. The gradient coils 14X, 14Y, and 14Z apply gradient pulses by being supplied with gradient coil AC power Pac_Gx, Pac_Gy, and Pac_Gz. Therefore, power is consumed by the DC / AC power conversion means 34 and the gradient coil group 14 during each repetition time TR.

DC/AC電力変換手段34と勾配コイル群14が繰返し時間TRの間に消費する全消費電力APtotalは、斜線部分の面積になる。全消費電力APtotalは、以下の式で表される。   The total power consumption APtotal consumed by the DC / AC power conversion means 34 and the gradient coil group 14 during the repetition time TR is the area of the hatched portion. The total power consumption APtotal is expressed by the following equation.

APtotal=APx+APy+APz・・・(1)
ここで、APxは、繰返し時間TRの間に、DC/AC電力変換部35Xと勾配コイル14Xとによって消費される電力である。APyは、繰返し時間TRの間に、DC/AC電力変換部35Yと勾配コイル14Yとによって消費される電力である。APzは、繰返し時間TRの間に、DC/AC電力変換部35Zと勾配コイル14Zとによって消費される電力である。
APtotal = APx + APy + APz (1)
Here, APx is the power consumed by the DC / AC power converter 35X and the gradient coil 14X during the repetition time TR. APy is the power consumed by the DC / AC power converter 35Y and the gradient coil 14Y during the repetition time TR. APz is power consumed by the DC / AC power converter 35Z and the gradient coil 14Z during the repetition time TR.

消費電力Pcは、繰返し時間TRの間、一定値を有しているわけではなく、時間tと共に大きく変動している。期間T1、T3、T5、およびT7では、消費電力Pcは、消費電力Pcの平均値(以下、「平均消費電力」と呼ぶ)Paveよりも小さいが、期間T2、T4、およびT6では、消費電力Pcは、平均消費電力Paveよりも大きい。期間T6の間に、消費電力Pcは、最大値(以下、「最大消費電力」と呼ぶ)Pmaxに到達する。蓄電部32は、全消費電力APtotalと同じ電力、あるいはそれ以上の電力を蓄電することができる容量を有している。DC/AC電力変換手段34は、繰返し時間TRの間に、整流部31bおよび/又は蓄電部32から、全消費電力APtotalに相当する電力Etotalを取り出す。この電力Etotalは、以下の式で表される。   The power consumption Pc does not have a constant value during the repetition time TR, but varies greatly with time t. In periods T1, T3, T5, and T7, power consumption Pc is smaller than the average value of power consumption Pc (hereinafter referred to as “average power consumption”) Pave, but in periods T2, T4, and T6, power consumption Pc is larger than the average power consumption Pave. During the period T6, the power consumption Pc reaches a maximum value (hereinafter referred to as “maximum power consumption”) Pmax. The power storage unit 32 has a capacity capable of storing the same power as the total power consumption APtotal or more. The DC / AC power conversion means 34 takes out the power Etotal corresponding to the total power consumption APtotal from the rectifying unit 31b and / or the power storage unit 32 during the repetition time TR. This electric power Etotal is expressed by the following equation.

Etotal=Ex+Ey+Ez・・・(2)
ここで、Exは、DC/AC電力変換部35Xが、繰返し時間TRの間に、整流部31bおよび/又は蓄電部32から取り出す全電力である。Eyは、DC/AC電力変換部35Yが、繰返し時間TRの間に、整流部31bおよび/又は蓄電部32から取り出す全電力である。Ezは、DC/AC電力変換部35Zが、繰返し時間TRの間に、整流部31bおよび/又は蓄電部32から取り出す全電力である。
Etotal = Ex + Ey + Ez (2)
Here, Ex is the total power that the DC / AC power conversion unit 35X extracts from the rectification unit 31b and / or the power storage unit 32 during the repetition time TR. Ey is the total power that DC / AC power conversion unit 35Y takes out from rectification unit 31b and / or power storage unit 32 during repetition time TR. Ez is the total power that the DC / AC power conversion unit 35Z extracts from the rectification unit 31b and / or the power storage unit 32 during the repetition time TR.

一方、整流器31bは、電力Etotal(式(2)参照)のうち、蓄電部32から取り出された分の電力を、繰返し時間TRの間に蓄電部32に補充する。したがって、蓄電部32の蓄電エネルギーは、繰返し時間TRの間に元のエネルギー値に戻るので、蓄電部32は、次の繰返し時間TRにおいても、DC/AC電力変換手段34が必要とする電力を供給することができる。蓄電部32は、上述したように、DC/AC電力変換手段34と勾配コイル群14が消費する全消費電力APtotalと同じ電力、あるいはそれ以上の電力を蓄電することができる容量を有している。したがって、蓄電部32は、DC/AC電力変換手段34および勾配コイル群14によって繰返し時間TRの間に消費される電力を、DC/AC電力変換手段34に供給することが可能となる。この結果、AC/DC電力変換部31の出力する電力Pdcが、最大消費電力Pmaxより小さくても、DC/AC電力変換手段34および勾配コイル群14に、必要な電力を供給することができる。したがって、小型の絶縁トランス31aおよび整流器31bを使用することができ、AC/DC電力変換部31の占有面積を縮小することができるという効果がある。このような効果が得られる理由を説明するため、以下に、AC/DC電力変換部31を備えているが、蓄電部32を備えていない電源部について考察する。   On the other hand, the rectifier 31b replenishes the power storage unit 32 with the power extracted from the power storage unit 32 in the power Etotal (see Expression (2)) during the repetition time TR. Therefore, since the stored energy of the power storage unit 32 returns to the original energy value during the repetition time TR, the power storage unit 32 supplies the power required by the DC / AC power conversion means 34 even during the next repetition time TR. Can be supplied. As described above, the power storage unit 32 has a capacity capable of storing the same power as the total power consumption APtotal consumed by the DC / AC power conversion means 34 and the gradient coil group 14 or more. . Therefore, the power storage unit 32 can supply the DC / AC power conversion means 34 with the power consumed by the DC / AC power conversion means 34 and the gradient coil group 14 during the repetition time TR. As a result, even if the power Pdc output from the AC / DC power converter 31 is smaller than the maximum power consumption Pmax, necessary power can be supplied to the DC / AC power converter 34 and the gradient coil group 14. Therefore, the small insulating transformer 31a and the rectifier 31b can be used, and the occupied area of the AC / DC power converter 31 can be reduced. In order to explain the reason why such an effect is obtained, a power supply unit that includes the AC / DC power conversion unit 31 but does not include the power storage unit 32 will be considered below.

図5は、AC/DC電力変換部31を備えているが、蓄電部32を備えていない電源部24’を示す図である。   FIG. 5 is a diagram illustrating a power supply unit 24 ′ that includes the AC / DC power conversion unit 31 but does not include the power storage unit 32.

図5に示す電源部24’は、図2に示す電源部24とは異なり、蓄電部32を有していないが、その他の構成要素は、図2に示す電源部24と同じである。   Unlike the power supply unit 24 shown in FIG. 2, the power supply unit 24 ′ shown in FIG. 5 does not have the power storage unit 32, but the other components are the same as those of the power supply unit 24 shown in FIG. 2.

図5の電源部24’では、整流器31bからの直流電力Pdcは、DC/AC電力変換手段34に直接供給される。したがって、整流器31bが、平均消費電力Paveと同じ値の直流電力Pdc_ave(図4のグラフの右側の縦軸Pdc参照)しか出力できない場合、期間T2、T4、およびT6の間は、DC/AC電力変換手段34および勾配コイル群14に十分な電力を供給することができない。したがって、図5に示す電源部24’を使用する場合、DC/AC電力変換手段34および勾配コイル群14に十分な電力を供給するためには、AC/DC電力変換部31は、最大消費電力Pmaxと同じ値の直流電力Pdc_max(図4のグラフの右側の縦軸Pdc参照)を出力できるように構成される必要がある。このようなAC/DC電力変換部31を実現するためには、定格電力NPRの大きい絶縁トランス31aおよび整流器31bを使用することが考えられる。絶縁トランス31aおよび整流器31bの定格電力NPRを大きくすればするほど、AC/DC電力変換部31は、DC/AC電力変換手段34に、より大きな直流電力Pdcを供給することができる。したがって、絶縁トランス31aおよび整流器31bの定格電力NPRを、直流電力Pdc_maxと同じ値の定格電力NPR_max(図4のグラフの右側の縦軸NPR参照)にすることによって、AC/DC電力変換部31は直流電力Pdc_maxを出力することができる。しかし、絶縁トランス31aおよび整流器31bは、電力定格値が大きくなるに伴って、その容積も大きくなる。したがって、絶縁トランス31aおよび整流器31bが定格電力NPR_maxを有する場合、絶縁トランス31aおよび整流器31bの容積も大きくなり、電源部24’が大型化するという問題がある。   In the power supply unit 24 ′ in FIG. 5, the DC power Pdc from the rectifier 31 b is directly supplied to the DC / AC power conversion means 34. Therefore, when the rectifier 31b can output only the DC power Pdc_ave having the same value as the average power consumption Pave (see the vertical axis Pdc on the right side of the graph in FIG. 4), the DC / AC power is output during the periods T2, T4, and T6. Sufficient power cannot be supplied to the conversion means 34 and the gradient coil group 14. Therefore, when the power supply unit 24 ′ shown in FIG. 5 is used, in order to supply sufficient power to the DC / AC power conversion unit 34 and the gradient coil group 14, the AC / DC power conversion unit 31 has a maximum power consumption. The DC power Pdc_max having the same value as Pmax (see the vertical axis Pdc on the right side of the graph of FIG. 4) needs to be configured. In order to realize such an AC / DC power conversion unit 31, it is conceivable to use an insulating transformer 31a and a rectifier 31b having a large rated power NPR. As the rated power NPR of the insulating transformer 31a and the rectifier 31b is increased, the AC / DC power converter 31 can supply a larger DC power Pdc to the DC / AC power converter 34. Therefore, by setting the rated power NPR of the isolation transformer 31a and the rectifier 31b to the rated power NPR_max having the same value as the DC power Pdc_max (see the vertical axis NPR on the right side of the graph in FIG. 4), the AC / DC power conversion unit 31 DC power Pdc_max can be output. However, the volume of the insulation transformer 31a and the rectifier 31b increases as the rated power value increases. Therefore, when the insulating transformer 31a and the rectifier 31b have the rated power NPR_max, there is a problem that the volumes of the insulating transformer 31a and the rectifier 31b are increased, and the power supply unit 24 'is increased in size.

そこで、本実施形態では、電源部24の小型化を図ることができるようにするため、電源部24は、蓄電部32を有している(図2参照)。このような蓄電部32を備えることによって、電源部24の小型化を図ることができる。この理由について、図4を参照しながら説明する。   Therefore, in the present embodiment, the power supply unit 24 includes a power storage unit 32 so that the power supply unit 24 can be downsized (see FIG. 2). By providing such a power storage unit 32, the power supply unit 24 can be reduced in size. The reason for this will be described with reference to FIG.

DC/AC電力変換手段34が、繰返し時間TRの間に、整流部31bおよび/又は蓄電部32から取り出す全電力Eacは、以下の式で表される。
Eac=APtotal・・・(3)
The total power Eac that the DC / AC power conversion means 34 takes out from the rectifying unit 31b and / or the power storage unit 32 during the repetition time TR is expressed by the following equation.
Eac = APtotal (3)

一方、AC/DC電力変換部31が繰返し時間TRの間に出力する全電力Exは、以下の式で表される。
Ex=Pdc・TR・・・(4)
On the other hand, the total power Ex output by the AC / DC power conversion unit 31 during the repetition time TR is expressed by the following equation.
Ex = Pdc · TR (4)

本実施形態では、上述したように、AC/DC電力変換部31は、DC/AC電力変換手段34が蓄電部から取り出された電力を、繰返し時間TRの間に蓄電部32に補充する。このような補充をすることができるためには、全電力Eac(式(3)参照)とEx(式(4)参照)は、以下の関係式を満たせばよい。
Ex=Eac・・・(5)
In the present embodiment, as described above, the AC / DC power conversion unit 31 replenishes the power storage unit 32 with the power extracted from the power storage unit by the DC / AC power conversion unit 34 during the repetition time TR. In order to be able to perform such replenishment, the total power Eac (see equation (3)) and Ex (see equation (4)) need only satisfy the following relational expression.
Ex = Eac (5)

式(5)から、AC/DC電力変換部31が出力する直流電力をPdcは、以下の値になる。
Pdc=APtotal/TR
=Pave(Pave:平均消費電力(図4参照))
=Pdc_ave ・・・(6)
From equation (5), Pdc is the following value of the DC power output by the AC / DC power converter 31.
Pdc = APtotal / TR
= Pave (Pave: average power consumption (see FIG. 4))
= Pdc_ave (6)

式(6)から、AC/DC電力変換部31は、平均消費電力Paveと同じ直流電力Pdc_aveを出力することができれば、AC/DC電力変換部31は、蓄電部32から取り出された全電力を、蓄電部32に補充できることがわかる。また、蓄電部32は、DC/AC電力変換手段34と勾配コイル群14が消費する全消費電力APtotalと同じ電力、あるいはそれ以上の電力を蓄電することができる容量を有している。したがって、AC/DC電力変換部31が、平均消費電力Paveと同じ直流電力Pdc_aveしか出力することができなくても、蓄電部32から電力を供給することによって、AC/DC電力変換部31に最大消費電力Pmaxを供給することができる。このため、絶縁トランス31aおよび整流器31bは、平均消費電力Paveと同じ定格電力NPR_aveを有していればよく、定格電力NPR_maxは不要である。したがって、絶縁トランス31aおよび整流器31bの定格電力を小さくすることができ、絶縁トランス31aおよび整流器31bの小型化を図ることができる。また、絶縁トランス31aの定格電力を小さくすることができるので、絶縁トランス31aに交流電力を供給する交流電力供給源20aに必要な電力容量も低減することができる。   From equation (6), if the AC / DC power conversion unit 31 can output the same DC power Pdc_ave as the average power consumption Pave, the AC / DC power conversion unit 31 calculates the total power extracted from the power storage unit 32. It can be seen that the power storage unit 32 can be replenished. The power storage unit 32 has a capacity capable of storing the same power as the total power consumption APtotal consumed by the DC / AC power conversion means 34 and the gradient coil group 14 or more. Therefore, even if the AC / DC power conversion unit 31 can output only the same DC power Pdc_ave as the average power consumption Pave, by supplying power from the power storage unit 32, the AC / DC power conversion unit 31 has the maximum power. The power consumption Pmax can be supplied. For this reason, the insulated transformer 31a and the rectifier 31b only have to have the same rated power NPR_ave as the average power consumption Pave, and the rated power NPR_max is unnecessary. Therefore, the rated power of the insulation transformer 31a and the rectifier 31b can be reduced, and the insulation transformer 31a and the rectifier 31b can be downsized. Further, since the rated power of the insulating transformer 31a can be reduced, the power capacity necessary for the AC power supply source 20a that supplies AC power to the insulating transformer 31a can also be reduced.

次に、AC/DC電力変換部31が直流電力Pdc_aveを出力する場合、繰返し時間TRの間に、蓄電部32の蓄電エネルギーがどのように変化するかについて説明する。   Next, how the stored energy of the power storage unit 32 changes during the repetition time TR when the AC / DC power conversion unit 31 outputs the DC power Pdc_ave will be described.

図6は、AC/DC電力変換部31が直流電力Pdc_aveを出力する場合、繰返し時間TRの間に、蓄電部32の蓄電エネルギーがどのように変化するかについての説明図である。   FIG. 6 is an explanatory diagram showing how the stored energy of the power storage unit 32 changes during the repetition time TR when the AC / DC power conversion unit 31 outputs the DC power Pdc_ave.

図6(a)は、図3のパワーオン期間Tpoと、撮像期間Timと、シャットダウン期間Tsdとを概略的に示した図である。図6(b)は、図4に示す消費電力Pcのグラフである。図6(c)は、蓄電部32が蓄えているエネルギーEcapの時間変化を表す曲線EC1を示す。図6(c)において、蓄電部32が蓄電できる最大のエネルギーはEmaxであり、繰返し時間TRの開始時刻tsにおいて、蓄電部32の蓄電エネルギーEcapはEcap=E1であるとする。   FIG. 6A is a diagram schematically showing the power-on period Tpo, the imaging period Tim, and the shutdown period Tsd in FIG. FIG. 6B is a graph of the power consumption Pc shown in FIG. FIG. 6C shows a curve EC <b> 1 representing the time change of the energy Ecap stored in the power storage unit 32. In FIG. 6C, it is assumed that the maximum energy that can be stored by the power storage unit 32 is Emax, and the storage energy Ecap of the power storage unit 32 is Ecap = E1 at the start time ts of the repetition time TR.

期間T2、T4、およびT6においては、AC/DC電力変換部31が出力する直流電力Pdc_aveは、消費電力Pcよりも小さい(図6(b)参照)。したがって、期間T2、T4、およびT6においては、蓄電部32の蓄電エネルギーEcapは減少する(図6(c)参照)。   In the periods T2, T4, and T6, the DC power Pdc_ave output from the AC / DC power converter 31 is smaller than the power consumption Pc (see FIG. 6B). Therefore, in periods T2, T4, and T6, the stored energy Ecap of the power storage unit 32 decreases (see FIG. 6C).

一方、期間T1、T3、T5、およびT7においては、AC/DC電力変換部31が出力する直流電力Pdc_aveは、消費電力Pcよりも大きい(図6(b)参照)。したがって、期間T1、T3、T5、およびT7においては、蓄電部32の蓄電エネルギーEcapは増加する(図6(c)参照)。   On the other hand, in the periods T1, T3, T5, and T7, the DC power Pdc_ave output from the AC / DC power converter 31 is larger than the power consumption Pc (see FIG. 6B). Therefore, in the periods T1, T3, T5, and T7, the stored energy Ecap of the power storage unit 32 increases (see FIG. 6C).

しかし、Pdc_ave・TR=APtotalであるので(式(6)参照)、繰返し時間TRの間において、蓄電部32から取り出される全電力と、蓄電部32に補充される全電力は等しい。したがって、繰返し時間TRにおいて、蓄電部32の蓄電エネルギーEcapの増加量と、蓄電部32の蓄電エネルギーEcapの減少量は等しい。このため、繰返し時間TRの終了時刻teにおける蓄電部32の蓄電エネルギーEcapは、開始時刻tsと同様に、Ecap=E1になる。したがって、繰返し時間TRの間に、AC/DC電力変換部31は、DC/AC電力変換手段34が蓄電部32から取り出した電力を補充することができ、次の繰返し時間TRにおいても、蓄電部32は、DC/AC電力変換手段31および勾配コイル群14に電力を供給することができる。上記の説明では、AC/DC電力変換部31は、繰返し時間TRの間に蓄電部32から取り出された電力と同じ電力を、蓄電部32に補充している。しかし、AC/DC電力変換部31は、蓄電部32から取り出された電力よりも大きい電力を、蓄電部32に補充してもよい。   However, since Pdc_ave · TR = APtotal (see equation (6)), the total power extracted from the power storage unit 32 and the total power replenished to the power storage unit 32 are equal during the repetition time TR. Therefore, in the repetition time TR, the increase amount of the stored energy Ecap of the power storage unit 32 is equal to the decrease amount of the stored energy Ecap of the power storage unit 32. For this reason, the stored energy Ecap of the power storage unit 32 at the end time te of the repetition time TR becomes Ecap = E1 similarly to the start time ts. Therefore, during the repetition time TR, the AC / DC power conversion unit 31 can replenish the power taken out from the power storage unit 32 by the DC / AC power conversion unit 34, and the power storage unit also in the next repetition time TR. 32 can supply power to the DC / AC power conversion means 31 and the gradient coil group 14. In the above description, the AC / DC power conversion unit 31 supplements the power storage unit 32 with the same power as the power extracted from the power storage unit 32 during the repetition time TR. However, the AC / DC power conversion unit 31 may supplement the power storage unit 32 with power larger than the power extracted from the power storage unit 32.

尚、図6を参照しながら説明したように、本実施形態では、各繰返し時間TRの間に、蓄電部32に電力が補充されるので、最後の繰返し時間TRの終了時刻teにおいても、蓄電部32の蓄電エネルギーEcapは、Ecap=E1となる。したがって、パルスシーケンス期間Tpsが終了しても、蓄電部32に蓄電エネルギーE1が蓄電されている。パルスシーケンス期間Tpsの終了後は、蓄電部32に蓄電されている蓄電エネルギーE1は不要になるので、蓄電部32に溜まった電荷を放電する。この放電を行うために、シャットダウン期間Tsd(図6(a)参照)が設けられている。このシャットダウン期間Tsdにおいては、以下のようにして、蓄電部32の放電が行われる。   Note that, as described with reference to FIG. 6, in the present embodiment, since the power storage unit 32 is replenished with power during each repetition time TR, the power storage is performed even at the end time te of the last repetition time TR. The stored energy Ecap of the unit 32 is Ecap = E1. Therefore, even when the pulse sequence period Tps ends, the stored energy E1 is stored in the power storage unit 32. After the end of the pulse sequence period Tps, the stored energy E1 stored in the power storage unit 32 becomes unnecessary, and the charge accumulated in the power storage unit 32 is discharged. In order to perform this discharge, a shutdown period Tsd (see FIG. 6A) is provided. In the shutdown period Tsd, the power storage unit 32 is discharged as follows.

図7は、シャットダウン期間Tsdにおける蓄電部32の蓄電エネルギーEcapの変化を示すグラフである。   FIG. 7 is a graph showing changes in the stored energy Ecap of the power storage unit 32 during the shutdown period Tsd.

シャットダウン期間Tsdの時刻t1において、電源制御部40は(図2参照)、DC/AC電力変換手段34が蓄電部32の蓄電エネルギーを取り出すように制御信号Scを送る。したがって、DC/AC電力変換手段34は、蓄電部32からの電力を勾配コイル用交流電力Pac_Gx、Pac_Gy、およびPac_Gzに変換する。勾配コイル用交流電力Pac_Gx、Pac_Gy、およびPac_Gzは、それぞれ勾配コイル14X、14Y、および14Zに供給される。したがって、各勾配コイル14X、14Y、および14Zには、それぞれコイル電流Icoil_x、Icoil_y、およびIcoil_zが流れ、その結果、蓄電部32の蓄電エネルギーEcapが減少する。蓄電エネルギーEcapの減少に伴い、蓄電部32の両端の電圧Vcap(図2参照)は次第に小さくなり、Vcapが、インバータ36の動作限界電圧Vlimitに到達する(時刻t2)。蓄電部32の電圧Vcapがインバータ36の動作限界電圧Vlimitに到達すると、インバータ36の動作が停止する。したがって、インバータ36は、蓄電部32にまだ残っている蓄電エネルギーErを交流電力Pac_invに変換することができない。そこで、蓄電部32に残っている蓄電エネルギーErを放電するために、電源制御部40は、放電部33のスイッチ33bに、オン信号Sonを供給する(図2参照)。スイッチ33bは、このオン信号Sonに応答してオンになる。スイッチ33bがオンになるので、放電抵抗33aが蓄電部32に並列に接続される。したがって、蓄電部32にまだ残っている蓄電エネルギーErは、放電抵抗に33aに供給され、放電抵抗33aで消費される(時刻t3)。このようにして、シャットダウン期間Tsdに、蓄電部32の蓄電エネルギーE1を全て放電することができる。   At time t1 of the shutdown period Tsd, the power supply control unit 40 (see FIG. 2) sends a control signal Sc so that the DC / AC power conversion means 34 takes out the stored energy of the power storage unit 32. Therefore, the DC / AC power conversion means 34 converts the power from the power storage unit 32 into gradient coil AC power Pac_Gx, Pac_Gy, and Pac_Gz. The gradient coil AC powers Pac_Gx, Pac_Gy, and Pac_Gz are supplied to the gradient coils 14X, 14Y, and 14Z, respectively. Therefore, the coil currents Icoil_x, Icoil_y, and Icoil_z flow through the gradient coils 14X, 14Y, and 14Z, respectively, and as a result, the stored energy Ecap of the power storage unit 32 decreases. As the stored energy Ecap decreases, the voltage Vcap (see FIG. 2) across the power storage unit 32 gradually decreases, and Vcap reaches the operating limit voltage Vlimit of the inverter 36 (time t2). When the voltage Vcap of the power storage unit 32 reaches the operation limit voltage Vlimit of the inverter 36, the operation of the inverter 36 is stopped. Therefore, the inverter 36 cannot convert the stored energy Er remaining in the power storage unit 32 into the AC power Pac_inv. Therefore, in order to discharge the stored energy Er remaining in the power storage unit 32, the power supply control unit 40 supplies an ON signal Son to the switch 33b of the discharge unit 33 (see FIG. 2). The switch 33b is turned on in response to the on signal Son. Since the switch 33b is turned on, the discharge resistor 33a is connected to the power storage unit 32 in parallel. Therefore, the stored energy Er remaining in the power storage unit 32 is supplied to the discharge resistor 33a and consumed by the discharge resistor 33a (time t3). In this way, all the stored energy E1 of the power storage unit 32 can be discharged during the shutdown period Tsd.

尚、第1の実施形態では、DC/AC電力変換部35Xと勾配コイル14Xとの組合せSetXと、DC/AC電力変換部35Yと勾配コイル14Yとの組合せSetYと、DC/AC電力変換部35Zと勾配コイル14Zとの組合せSetZとが備えられている。しかし、これらの3つの組合せSetX、SetY、およびSetZを備える必要はなく、これらの3つの組合せのうちの1つの組合せ又は2つの組合せのみを備えることも可能である。   In the first embodiment, the combination SetX of the DC / AC power conversion unit 35X and the gradient coil 14X, the combination SetY of the DC / AC power conversion unit 35Y and the gradient coil 14Y, and the DC / AC power conversion unit 35Z. And a combination SetZ of the gradient coil 14Z. However, it is not necessary to provide these three combinations SetX, SetY, and SetZ, and it is possible to provide only one combination or only two of these three combinations.

2.第2の実施形態
第2の実施形態の説明に当たっては、第1の実施形態との相違点について説明する。
2. Second Embodiment In describing the second embodiment, differences from the first embodiment will be described.

図8は、第2の実施形態における勾配コイル電源24と勾配コイル群14とを示す図である。   FIG. 8 is a diagram showing the gradient coil power supply 24 and the gradient coil group 14 in the second embodiment.

勾配コイル電源24は、絶縁トランス241、X軸変換部242X、Y軸変換部242Y、およびZ軸変換部242Zを有している。   The gradient coil power supply 24 includes an insulating transformer 241, an X-axis conversion unit 242X, a Y-axis conversion unit 242Y, and a Z-axis conversion unit 242Z.

絶縁トランス241は、交流電力供給源20aから入力交流電力Pac_inを受け取り、入力交流電力Pac_inを、X軸出力交流電力Pac_X、Y軸出力交流電力Pac_Y、およびZ軸出力交流電力Pac_Zに変換する。   The insulation transformer 241 receives the input AC power Pac_in from the AC power supply source 20a, and converts the input AC power Pac_in into an X-axis output AC power Pac_X, a Y-axis output AC power Pac_Y, and a Z-axis output AC power Pac_Z.

X軸変換部242Xは、X軸出力交流電力Pac_Xを、X軸勾配コイル14Xを駆動するためのX軸勾配コイル用交流電力Pac_Gxに変換する。Y軸変換部242Yは、Y軸出力交流電力Pac_Yを、Y軸勾配コイル14Yを駆動するためのY軸勾配コイル用交流電力Pac_Gyに変換する。Z軸変換部242Zは、Z軸出力交流電力Pac_Zを、Z軸勾配コイル14Zを駆動するためのZ軸勾配コイル用交流電力Pac_Gzに変換する。   The X-axis conversion unit 242X converts the X-axis output AC power Pac_X into X-axis gradient coil AC power Pac_Gx for driving the X-axis gradient coil 14X. The Y-axis conversion unit 242Y converts the Y-axis output AC power Pac_Y into Y-axis gradient coil AC power Pac_Gy for driving the Y-axis gradient coil 14Y. The Z-axis conversion unit 242Z converts the Z-axis output AC power Pac_Z into Z-axis gradient coil AC power Pac_Gz for driving the Z-axis gradient coil 14Z.

X軸変換部242Xは、整流器243、蓄電部244、放電部245、およびDC/AC電力変換部246を有している。   The X-axis conversion unit 242X includes a rectifier 243, a power storage unit 244, a discharge unit 245, and a DC / AC power conversion unit 246.

整流器243は、絶縁トランス241のX軸出力交流電力Pac_Xを直流電力Pdc_Xに変換する。直流電力Pdc_Xは、蓄電部245やDC/AC変換部246に供給される。   The rectifier 243 converts the X-axis output AC power Pac_X of the isolation transformer 241 into DC power Pdc_X. The DC power Pdc_X is supplied to the power storage unit 245 and the DC / AC conversion unit 246.

蓄電部244は、整流器243から出力された直流電力Pdc_Xを蓄電する。蓄電部244は、全消費電力APtotal(図4参照)を蓄えておくことができるように、十分に大きい静電容量C(数ファラドの静電容量)を有している。   The power storage unit 244 stores the DC power Pdc_X output from the rectifier 243. The power storage unit 244 has a sufficiently large capacitance C (capacitance of several farads) so that the total power consumption APtotal (see FIG. 4) can be stored.

放電部245は、MRI装置11のシャットダウン期間Tsd(図7参照)に、蓄電部244に溜まっている電荷を放電するために設けられている。   The discharge unit 245 is provided to discharge the electric charge accumulated in the power storage unit 244 during the shutdown period Tsd (see FIG. 7) of the MRI apparatus 11.

DC/AC電力変換部246は、インバータ247とフィルタ248とを有している。インバータ247は、整流器243および/又は蓄電部244から直流電力Pdc_xおよび/又はPdc_capを受け取り、受け取ったから直流電力Pdc_xおよび/又はPdc_capを、交流電力Pac_invに変換する。フィルタ248は、インバータ247からの交流電力Pac_invをフィルタ処理し、フィルタ処理された交流電力Pac_invを、X軸勾配コイル用交流電力Pac_Gxとして出力する。X軸勾配コイル14Xは、X軸勾配コイル用交流電力Pac_Gxが供給されることによって、X軸方向の勾配磁場を発生する。X軸変換部242Xと勾配コイル14Xとの組合せSetXは、X軸方向の勾配磁場を発生させるために設けられている。   The DC / AC power conversion unit 246 includes an inverter 247 and a filter 248. The inverter 247 receives the DC power Pdc_x and / or Pdc_cap from the rectifier 243 and / or the power storage unit 244, and converts the DC power Pdc_x and / or Pdc_cap into AC power Pac_inv. The filter 248 filters the AC power Pac_inv from the inverter 247 and outputs the filtered AC power Pac_inv as the X-axis gradient coil AC power Pac_Gx. The X-axis gradient coil 14X generates a gradient magnetic field in the X-axis direction by being supplied with the X-axis gradient coil AC power Pac_Gx. A combination SetX of the X-axis converter 242X and the gradient coil 14X is provided to generate a gradient magnetic field in the X-axis direction.

尚、Y軸変換部242YおよびZ軸変換部242Zの構造は、X軸変換部242Xと同じであるので、Y軸変換部242YおよびZ軸変換部242Zの詳しい説明については省略する。Y軸変換部242Yと勾配コイル14Yとの組合せSetYは、Y軸方向の勾配磁場を発生させるために設けられている。また、Z軸変換部242Zと勾配コイル14Zとの組合せSetZは、Z軸方向の勾配磁場を発生させるために設けられている。   Since the structures of the Y-axis conversion unit 242Y and the Z-axis conversion unit 242Z are the same as those of the X-axis conversion unit 242X, detailed description of the Y-axis conversion unit 242Y and the Z-axis conversion unit 242Z will be omitted. A combination SetY of the Y-axis converter 242Y and the gradient coil 14Y is provided to generate a gradient magnetic field in the Y-axis direction. The combination SetZ of the Z-axis conversion unit 242Z and the gradient coil 14Z is provided to generate a gradient magnetic field in the Z-axis direction.

第1の実施形態では(図2参照)、整流器31b、蓄電部32、および放電部33は、それぞれ1個つづ備えられているが、第2の実施形態では、整流器243、蓄電部244、および放電部245は、各勾配コイル14X、14Y、および14Zごとに備えられている。このように、勾配コイル電源部24は、蓄電部244(蓄電部32)に電力を補充できるのであれば、図2および図8に示す構造に限定されることはなく、種々の構造を取り得る。   In the first embodiment (see FIG. 2), each of the rectifier 31b, the power storage unit 32, and the discharge unit 33 is provided, but in the second embodiment, the rectifier 243, the power storage unit 244, and The discharge unit 245 is provided for each of the gradient coils 14X, 14Y, and 14Z. As described above, the gradient coil power supply unit 24 is not limited to the structure shown in FIGS. 2 and 8 and can have various structures as long as power can be supplied to the power storage unit 244 (power storage unit 32). .

また、第2の実施形態では、X軸変換部242Xと勾配コイル14Xとの組合せSetXと、Y軸変換部242Yと勾配コイル14Yとの組合せSetYと、Z軸変換部242Zと勾配コイル14Zとの組合せSetZとが備えられている。しかし、これらの3つの組合せSetX、SetY、およびSetZを備える必要はなく、これらの3つの組合せのうちの1つの組合せ又は2つの組合せのみを備えることも可能である。   In the second embodiment, the combination SetX of the X-axis conversion unit 242X and the gradient coil 14X, the combination SetY of the Y-axis conversion unit 242Y and the gradient coil 14Y, the Z-axis conversion unit 242Z and the gradient coil 14Z A combination SetZ is provided. However, it is not necessary to provide these three combinations SetX, SetY, and SetZ, and it is possible to provide only one combination or only two of these three combinations.

尚、第1および第2の実施形態では、蓄電部32および244は、数ファラドの静電容量を有している。しかし、繰返し時間TRの間に蓄電部32および244から取り出される全電力を整流器が補充することができるのであれば、蓄電部32および244の静電容量は数ファラドより大きくても、小さくてもよい。   In the first and second embodiments, the power storage units 32 and 244 have a capacitance of several farads. However, as long as the rectifier can replenish the total power extracted from power storage units 32 and 244 during repetition time TR, the capacitance of power storage units 32 and 244 may be larger or smaller than a few farads. Good.

本発明の第1の実施形態のMRI(Magnetic Resonance Imaging)システム100の斜視図である。1 is a perspective view of an MRI (Magnetic Resonance Imaging) system 100 according to a first embodiment of the present invention. 勾配コイル電源部24と、電源制御部40と、勾配コイル群14との接続関係を示す図である。4 is a diagram illustrating a connection relationship among a gradient coil power supply unit 24, a power supply control unit 40, and a gradient coil group 14. FIG. MRIシステム100のタイムスケジュールの一例を示す図である。It is a figure which shows an example of the time schedule of the MRI system. 各繰返し時間TRの間に、DC/AC電力変換手段34と勾配コイル群14によって消費される消費電力Pcの時間変化の一例を表すグラフである。It is a graph showing an example of the time change of the power consumption Pc consumed by the DC / AC power conversion means 34 and the gradient coil group 14 between each repetition time TR. AC/DC電力変換部31を備えているが、蓄電部32を備えていない電源部24’を示す図である。It is a figure which shows the power supply part 24 'provided with the AC / DC power conversion part 31, but not provided with the electrical storage part 32. AC/DC電力変換部31が直流電力Pdc_aveを出力する場合、繰返し時間TRの間に、蓄電部32の蓄電エネルギーがどのように変化するかについての説明図である。When AC / DC power conversion part 31 outputs direct-current power Pdc_ave, it is explanatory drawing about how the electrical storage energy of electrical storage part 32 changes during repetition time TR. シャットダウン期間Tsdにおける蓄電部32の蓄電エネルギーEcapの変化を示すグラフである。It is a graph which shows the change of the electrical storage energy Ecap of the electrical storage part 32 in the shutdown period Tsd. 第2の実施形態における勾配コイル電源24と勾配コイル群14とを示す図である。It is a figure which shows the gradient coil power supply 24 and the gradient coil group 14 in 2nd Embodiment.

符号の説明Explanation of symbols

10 MRI室
11 MRI装置
12 被検体
14 勾配コイル群
20 モニタ室
21 制御装置
22 操作部
23 キャビネット
24 勾配コイル電源部
31 AC/DC電力変換部
31a、241 絶縁トランス
31b、243 整流器
32、244 蓄電部
33、245 放電部
33a 放電抵抗
33b スイッチ
34 DC/AC電力変換手段
36、247 インバータ
37、248 フィルタ
40 電源制御部
DESCRIPTION OF SYMBOLS 10 MRI room 11 MRI apparatus 12 Subject 14 Gradient coil group 20 Monitor room 21 Control apparatus 22 Operation part 23 Cabinet 24 Gradient coil power supply part 31 AC / DC power conversion part 31a, 241 Insulation transformer 31b, 243 Rectifier 32, 244 Power storage part 33, 245 Discharge unit 33a Discharge resistor 33b Switch 34 DC / AC power conversion means 36, 247 Inverter 37, 248 Filter 40 Power supply control unit

Claims (12)

勾配コイルと、データ収集期間の各繰返し時間に前記勾配コイルに勾配コイル用交流電力を供給する電源部とを有するMRI装置であって、
前記電源部は、
交流電力供給源からの入力交流電力を直流電力に変換し、前記直流電力を出力する第1の電力変換部、
前記直流電力を蓄電する蓄電部、および
前記蓄電部から直流電力を取り出し、取り出した前記直流電力を前記勾配コイル用交流電力に変換する第2の電力変換部、
を有し、
前記蓄電部は、前記第2の電力変換部と前記勾配コイルが前記繰返し時間の間に消費する電力を蓄えるのに必要な容量を有しており、
前記第2の電力変換部は、前記繰返し時間の間に、前記蓄電部から直流電力を取り出し、
前記第1の電力変換部は、前記繰返し時間の間に前記蓄電部から取り出された直流電力を、前記繰返し時間の間に、前記蓄電部に補充する、MRI装置。
An MRI apparatus having a gradient coil and a power supply unit for supplying gradient coil AC power to the gradient coil at each repetition time of a data collection period,
The power supply unit is
A first power converter that converts input AC power from an AC power supply source into DC power and outputs the DC power;
A power storage unit that stores the DC power; and a second power conversion unit that extracts DC power from the power storage unit and converts the extracted DC power into the gradient coil AC power;
Have
The power storage unit has a capacity necessary to store the power consumed by the second power conversion unit and the gradient coil during the repetition time,
The second power conversion unit extracts DC power from the power storage unit during the repetition time,
The MRI apparatus, wherein the first power conversion unit replenishes the power storage unit with DC power extracted from the power storage unit during the repetition time during the repetition time.
前記第2の電力変換部と前記勾配コイルとの組合せを複数組有している、請求項1に記載のMRI装置。   The MRI apparatus according to claim 1, comprising a plurality of combinations of the second power converter and the gradient coil. 前記複数組のうちの第1の組は、X軸方向の勾配磁場を発生させるために設けられており、
前記複数組のうちの第2の組は、Y軸方向の勾配磁場を発生させるために設けられており、
前記複数組のうちの第3の組は、Z軸方向の勾配磁場を発生させるために設けられている、請求項2に記載のMRI装置。
A first set of the plurality of sets is provided to generate a gradient magnetic field in the X-axis direction,
A second set of the plurality of sets is provided to generate a gradient magnetic field in the Y-axis direction,
The MRI apparatus according to claim 2, wherein a third set of the plurality of sets is provided to generate a gradient magnetic field in the Z-axis direction.
前記電源部は、前記蓄電部に蓄電された直流電力を消費するための放電部を有する、請求項1〜3のうちのいずれか一項に記載のMRI装置。   The MRI apparatus according to any one of claims 1 to 3, wherein the power supply unit includes a discharge unit for consuming DC power stored in the power storage unit. 前記放電部は、放電抵抗とスイッチとを有し、
前記スイッチは、オン信号に応答して、前記放電抵抗を前記蓄電部に電気的に接続する、請求項1〜4のうちのいずれか一項に記載のMRI装置。
The discharge part has a discharge resistor and a switch,
5. The MRI apparatus according to claim 1, wherein the switch electrically connects the discharge resistance to the power storage unit in response to an ON signal. 6.
前記第1の電力変換部は、
前記入力交流電力を出力交流電力に変換する絶縁トランス、および
前記出力交流電力を直流電力に変換する整流器、
を有する請求項1〜5のうちのいずれか一項に記載のMRI装置。
The first power converter is
An insulating transformer that converts the input AC power into output AC power; and a rectifier that converts the output AC power into DC power;
The MRI apparatus according to any one of claims 1 to 5, comprising:
前記第1の電力変換部と、前記蓄電部と、前記第2の電力変換部と、前記勾配コイルとの組合せを複数組有している、請求項1に記載のMRI装置。   The MRI apparatus according to claim 1, comprising a plurality of combinations of the first power conversion unit, the power storage unit, the second power conversion unit, and the gradient coil. 前記複数組のうちの第1の組は、X軸方向の勾配磁場を発生させるために設けられており、
前記複数組のうちの第2の組は、Y軸方向の勾配磁場を発生させるために設けられており、
前記複数組のうちの第3の組は、Z軸方向の勾配磁場を発生させるために設けられている、請求項7に記載のMRI装置。
A first set of the plurality of sets is provided to generate a gradient magnetic field in the X-axis direction,
A second set of the plurality of sets is provided to generate a gradient magnetic field in the Y-axis direction,
The MRI apparatus according to claim 7, wherein a third set of the plurality of sets is provided to generate a gradient magnetic field in the Z-axis direction.
前記絶縁トランスは、前記入力交流電力から、前記第1の組の前記第1の電力変換部に供給される出力交流電力と、前記第2の組の前記第1の変換部に供給される出力交流電力と、前記第3の組の前記第1の変換部に供給される出力交流電力とを生成する、請求項7又は8に記載のMRI装置。   The isolation transformer outputs, from the input AC power, output AC power supplied to the first power conversion unit of the first set and output supplied to the first conversion unit of the second set. The MRI apparatus according to claim 7, wherein the MRI apparatus generates AC power and output AC power supplied to the first conversion unit of the third set. 前記第2の電力変換部が前記蓄電部から電力を取り出すタイミングを制御する制御部を有する、請求項1〜9のうちのいずれか一項に記載のMRI装置。   The MRI apparatus according to claim 1, further comprising a control unit that controls a timing at which the second power conversion unit extracts power from the power storage unit. 前記蓄電部はコンデンサである、請求項1〜10のうちのいずれか一項に記載のMRI装置。   The MRI apparatus according to any one of claims 1 to 10, wherein the power storage unit is a capacitor. 前記コンデンサは電気二重層コンデンサである、請求項11に記載のMRI装置。   The MRI apparatus according to claim 11, wherein the capacitor is an electric double layer capacitor.
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