JP3478866B2 - Magnetic resonance imaging equipment - Google Patents
Magnetic resonance imaging equipmentInfo
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Description
【０００１】[0001]
【産業上の利用分野】本発明は、磁気共鳴イメージング
装置（以下、ＭＲＩ装置という）に関し、特に傾斜磁場
発生装置が発生する騒音及び振動低減を図ったＭＲＩ装
置に関するものである。BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a magnetic resonance imaging apparatus (hereinafter referred to as "MRI apparatus"), and more particularly to an MRI apparatus for reducing noise and vibration generated by a gradient magnetic field generator.
【０００２】[0002]
【従来の技術】ＭＲＩ装置は、静磁場内に置かれた検査
対象に電磁波を照射することによって、検査対象内の原
子核に核磁気共鳴現象を生じさせ、これにより検査対象
から発生する磁気共鳴信号に基づいて検査対象の物理的
性質を表す画像を得るもので、静磁場及び傾斜磁場の各
磁場発生手段と、検査対象に電磁波を照射し或いは検査
対象からの磁気共鳴（ＮＭＲ）信号を検出する高周波コ
イルと、検出されたＮＭＲ信号を使って画像を再構成す
る画像再構成手段とを備えている。傾斜磁場は、ＮＭＲ
信号に位置情報を付加するために静磁場に重畳して印加
されるもので、静磁場発生装置の発生する磁場内に位置
させた傾斜磁場コイルとその保持部材とからなり、傾斜
磁場コイルにパルス状電流を流すことにより駆動され
る。この場合磁場内でパルス電流を流すことによってフ
レミングの左手の法則に従い、電磁力が作用する。そし
てこの電磁力が傾斜磁場コイルを変形させようとし、騒
音、振動が発生する。このような騒音や振動は検査対象
である患者に恐怖感、不快感を与えるので好ましくな
く、防音或いは消音することが好ましい。2. Description of the Related Art An MRI apparatus irradiates an inspection target placed in a static magnetic field with electromagnetic waves to cause a nuclear magnetic resonance phenomenon in atomic nuclei in the inspection target, thereby generating a magnetic resonance signal from the inspection target. An image representing the physical properties of the inspection object is obtained based on the above, and each magnetic field generating means of the static magnetic field and the gradient magnetic field and the inspection object is irradiated with an electromagnetic wave or a magnetic resonance (NMR) signal from the inspection object is detected. It is provided with a high frequency coil and an image reconstructing means for reconstructing an image using the detected NMR signal. The gradient magnetic field is NMR
It is applied by superimposing it on the static magnetic field to add position information to the signal.It consists of a gradient magnetic field coil positioned in the magnetic field generated by the static magnetic field generator and its holding member. It is driven by passing a constant current. In this case, an electromagnetic force acts according to Fleming's left-hand rule by passing a pulse current in a magnetic field. Then, the electromagnetic force tries to deform the gradient magnetic field coil, and noise and vibration are generated. Such noises and vibrations are not preferable because they give a fear or discomfort to the patient to be inspected, and it is preferable that they be soundproofed or silenced.
【０００３】このためＭＲＩ装置では従来より装置外周
を覆う化粧カバーの内側に吸音材等を設け傾斜磁場の騒
音を低減すると共に、傾斜磁場コイルを保持する保持部
材に制振部材を用い、制振部材のダンピング特性を利用
して振動振幅の絶対値を軽減すると共に、衰減時間を短
くする方法を採用していた。一方、各種の騒音を軽減す
る方法として、騒音と逆位相で同一振幅の音波を付加音
源から発生して騒音を消音する能動的消音方法が知られ
ている。このような消音方法については騒音の種類等に
より各種の方法が考案されており、ＭＲＩ装置に応用す
ることが考えられる。Therefore, in the conventional MRI apparatus, a sound absorbing material or the like is provided inside the decorative cover that covers the outer circumference of the apparatus to reduce the noise of the gradient magnetic field, and a damping member is used as a holding member for holding the gradient magnetic field coil. The damping characteristic of the member is used to reduce the absolute value of the vibration amplitude and to shorten the decay time. On the other hand, as a method for reducing various types of noise, an active noise reduction method is known in which a sound wave having the same amplitude as that of the noise but having an opposite phase is generated from an additional sound source to muffle the noise. As for such a silencing method, various methods have been devised depending on the type of noise and the like, and it can be considered to be applied to an MRI apparatus.
【０００４】例えば、特表平１−５０１３４４号公報に
は、回転する機械の振動源の情報として回転軸の回転信
号を検出し、その回転信号を基準信号として、その高調
波成分について、消音したい箇所に置いた音センサの信
号エネルギーを最小にさせるように音響スピーカから音
を発して消音する技術が開示されている。しかしこの装
置で対象とする騒音は、回転数成分を基本波とした周期
的な成分が主であり、低減される騒音も回転数成分の高
調波に限られる。For example, in Japanese Patent Publication No. 1-501344, it is desired to detect a rotation signal of a rotary shaft as information of a vibration source of a rotating machine and use the rotation signal as a reference signal to mute a harmonic component. A technique is disclosed in which sound is emitted from an acoustic speaker so as to minimize the signal energy of a sound sensor placed at a location. However, the noise targeted by this device is mainly a periodic component having the fundamental component of the rotational speed component, and the noise to be reduced is also limited to the harmonics of the rotational component.
【０００５】また、特開平２−７０１９５号公報には、
音源の伝播通路内で能動消音を行なう技術として、騒音
源側からの音波の情報を検出する音響センサの出力を基
準信号とし、伝播経路の下流側に配置した音響センサの
出力信号のエネルギーを最小にさせるように音響スピー
カから音を発して消音することが記載されている。これ
ら従来の技術では、いずれの場合にも、騒音に関係した
信号を検出する装置と、消音したい場所附近において騒
音源からの音響エネルギーを最小にする装置、具体的に
はスピーカとが必須である。Further, Japanese Patent Laid-Open No. 2-70195 discloses that
As a technology to perform active noise reduction in the propagation path of the sound source, the output of the acoustic sensor that detects the information of the sound wave from the noise source side is used as the reference signal, and the energy of the output signal of the acoustic sensor placed downstream of the propagation path is minimized. It is described that a sound is emitted from an acoustic speaker so that the sound is muted. In any of these conventional techniques, in any case, a device that detects a signal related to noise and a device that minimizes acoustic energy from a noise source in the vicinity of a place where noise is desired to be silenced, specifically, a speaker are essential. .
【０００６】これに対し、圧電素子を使用して装置の振
動を検出するとともに、さらに検出された振動と逆位相
の振動を発生させ、振動を打ち消す方法が米国特許５０
２２２７２号などに記載されている。On the other hand, there is a method of canceling the vibration by detecting the vibration of the apparatus by using a piezoelectric element and further generating a vibration having a phase opposite to that of the detected vibration.
22272 and the like.
【０００７】[0007]
【発明が解決しようとする課題】しかしながら、これら
従来技術は以下のような問題点がある。まず化粧カバー
の内側に吸音材を配置した場合には、ある程度の消音効
果はあるものの、騒音は充分に減衰せず、良好な消音は
行えない。また従来よりＭＲＩ装置に採用されている振
動の制御は、基本的には保持部材にゴム系の材料を交ぜ
ることでダンピング効果を得るものであるため、保持部
材の剛性が下がり、傾斜磁場コイルの変位が大きくな
る。このような傾斜磁場コイルの変位は、発生する傾斜
磁場を変化させ画像劣化を来す。特に近年、ＭＲＩ装置
で行なわれている撮影手法はＮＭＲ信号の位相の高精度
化が必要であり、このため傾斜磁場コイルの変位は数ミ
クロンから数十ミクロンオーダでなければならなず、従
来の振動の制御方法では対応できなくなってきている。However, these conventional techniques have the following problems. First, when the sound absorbing material is arranged inside the decorative cover, although it has a certain sound deadening effect, noise is not sufficiently attenuated, and good sound deadening cannot be performed. Further, the vibration control conventionally used in the MRI apparatus basically obtains a damping effect by mixing a rubber-based material with the holding member, so that the rigidity of the holding member is lowered and the gradient magnetic field coil is reduced. The displacement of becomes large. Such displacement of the gradient magnetic field coil changes the generated gradient magnetic field and causes image deterioration. Particularly, in recent years, the imaging method used in the MRI apparatus requires high precision of the phase of the NMR signal. Therefore, the displacement of the gradient magnetic field coil must be on the order of several microns to several tens of microns. Vibration control methods are no longer available.
【０００８】次に、特表平１−５０１３４４号公報に記
載された技術では、対象とする騒音は、回転数成分を基
本次ついて周期的な成分が主であり、低減される騒音も
選択した高調波に限られる。従って、ランダム成分を含
む騒音には対処できない。また回転数変化が非常に速い
場合には、基準信号を用いて第２の音源から出される音
は能動消音装置における計算時間等のために時間遅れを
生じ、騒音源から到達した音とは性状が異なってしまい
消音できない場合がある。従って、この技術をＭＲＩ装
置に適応した場合、回転信号となり得る傾斜磁場コイル
がコイルボビンをたたく信号は、非常に高速であるた
め、またランダムノイズも含まれるため良好に消音は期
待できない。[0008] Next, in the technique disclosed in Japanese Patent Publication No. 1-501344, the target noise is mainly a periodic component with respect to the rotational speed component, and the noise to be reduced is also selected. Limited to harmonics. Therefore, noise including random components cannot be dealt with. Also, when the change in the number of revolutions is very fast, the sound emitted from the second sound source using the reference signal causes a time delay due to the calculation time in the active silencer, and the sound arriving from the noise source has a characteristic. The sound may be different and the sound may not be silenced. Therefore, when this technique is applied to an MRI apparatus, the signal that the gradient magnetic field coil, which can be a rotation signal, hits the coil bobbin is very fast, and random noise is also included, so that the silencing cannot be expected well.
【０００９】また特開平２−７０１９５号公報に記載さ
れた技術は、通路内の騒音源側に配置された音響センサ
を充分に騒音源に近づけることにより、ランダムな性状
の騒音をも消音可能であるが、騒音源である傾斜磁場コ
イルと被検者との距離が限定された状況にあるＭＲＩ装
置においては、音響センサと付加音源を理想的な配置に
することが困難である。即ち、例えば能動消音装置のデ
ータのサンプリング周波数を２ｋＨｚとすると、システ
ムの遅れ時間は約３ｍｓであり、騒音を低減するために
は音響センサを付加音源から騒音源側へ１ｍ以上近づけ
ればよいが、ＭＲＩ装置の場合、傾斜磁場コイルから被
検者までの距離は約５００ｍｍ程度で、耳元に付加音源
を設置し、音響センサを傾斜磁場コイル付近に設置した
としても、付加音源から１ｍも騒音源側に近づけて配置
することは不可能である。このような配置上の問題に加
えて、ＭＲＩ装置の場合被検者の耳の位置は撮影部位で
変化するため音響センサと付加音源が常に耳元に位置し
なければ良好な消音はできない。Further, the technique disclosed in Japanese Patent Laid-Open No. 2-70195 is able to mitigate random noise even if the acoustic sensor arranged on the noise source side in the passage is sufficiently close to the noise source. However, it is difficult to arrange the acoustic sensor and the additional sound source ideally in the MRI apparatus in a situation where the distance between the gradient magnetic field coil which is the noise source and the subject is limited. That is, assuming that the sampling frequency of the data of the active silencer is 2 kHz, the delay time of the system is about 3 ms, and in order to reduce noise, the acoustic sensor may be brought closer to the noise source side from the additional sound source by 1 m or more. In the case of an MRI apparatus, the distance from the gradient magnetic field coil to the subject is about 500 mm, and even if an additional sound source is installed near the ear and an acoustic sensor is installed near the gradient magnetic field coil, the noise source is 1 m from the additional sound source. It is impossible to place it close to the side. In addition to such an arrangement problem, in the case of the MRI apparatus, the position of the subject's ear changes depending on the imaging site, so good muffling cannot be achieved unless the acoustic sensor and the additional sound source are always located near the ear.
【００１０】更に、米国特許５０２２２７２号記載の方
法をＭＲＩ装置に適応した場合、複雑な変形パターンを
検出するのが困難で数多くの圧電素子が必要になる。例
えばＭＲＩ装置における傾斜磁場コイル（及びそのボビ
ン）の変形はパルス電流印加時に複雑な変形を伴う。こ
のように変形方向が複数になった場合、充分に変形を打
ち消すことができない、また変形を検出できない問題が
ある。このことを更に説明する。Further, when the method described in US Pat. No. 5,022,272 is applied to an MRI apparatus, it is difficult to detect a complicated deformation pattern, and many piezoelectric elements are required. For example, the deformation of the gradient magnetic field coil (and its bobbin) in the MRI apparatus involves complicated deformation when a pulse current is applied. When there are a plurality of deformation directions in this way, there is a problem that the deformation cannot be canceled sufficiently and the deformation cannot be detected. This will be further explained.
【００１１】まず圧電とは、ある種類の結晶に力を加え
て変形させると、力に比例して結晶の表面に電荷を生
じ、電圧を発生する現象、及び逆にその結晶に電圧を加
えると電圧に比例して結晶が変形する現象をいい、圧電
素子とは電気的エネルギーを機械的エネルギーに変換す
ることもその逆の機械的エネルギーを電気的エネルギー
に変換することもできる素子である。一般に圧電素子の
分極方向は、図６（ａ）に示すように圧電素子１００の
面に直角で、歪量と電圧Ｖとの関係は、次式（１）Piezoelectricity is a phenomenon in which when a certain type of crystal is deformed by applying a force, a charge is generated on the surface of the crystal in proportion to the force to generate a voltage, and conversely, when a voltage is applied to the crystal. This is a phenomenon in which a crystal is deformed in proportion to a voltage, and a piezoelectric element is an element capable of converting electrical energy into mechanical energy and vice versa. Generally, the polarization direction of the piezoelectric element is perpendicular to the surface of the piezoelectric element 100 as shown in FIG. 6A, and the relationship between the strain amount and the voltage V is expressed by the following equation (1).
【００１２】[0012]
【数１】 [Equation 1]
【００１３】となる。ここでε1（＝△ｌ1／ｌ1）は圧
電素子面の一方向（Ｘ方向とする）に加えられる歪、ε
2（＝△ｌ2／ｌ2）は圧電素子面の上記方向と直交する
方向（Ｙ方向とする）に加えられる歪を示す。ここで上
記米国特許に記載される方法においては、圧電素子とし
て、一方の歪、例えばε1（△ｌ1／ｌ1）が他方の歪に
比べ非常に大きいものを用いているため、この素子によ
り電気的エネルギーを機械的エネルギーに変換すること
も、機械的エネルギーを電気的エネルギーに変換するこ
とも可能であるが、これをＭＲＩ装置の傾斜磁場コイル
に適応した場合、（△ｌ1／ｌ1）＝−（△ｌ2／ｌ2）の
場合には電圧が殆ど発生しない現象が生じ、（△ｌ1／
ｌ1）をキャンセルするように電圧をかけた場合逆方向
にはかえってそれを助長する現象が起こり得る。[0013] Where ε 1 (= Δl 1 / l 1 ) is the strain applied in one direction of the piezoelectric element surface (X direction), ε
2 (= Δl 2 / l 2 ) represents the strain applied in the direction (Y direction) orthogonal to the above direction of the piezoelectric element surface. Here, in the method described in the above-mentioned US Patent, as the piezoelectric element, one in which one strain, for example, ε 1 (Δl 1 / l 1 ) is much larger than the other strain, is used. It is possible to convert electrical energy into mechanical energy or mechanical energy into electrical energy by means of, but when this is applied to the gradient coil of the MRI apparatus, (Δl 1 / l In the case of 1 ) =-(Δl 2 / l 2 ), a phenomenon occurs in which almost no voltage is generated, and (Δl 1 /
When a voltage is applied so as to cancel l 1 ), a phenomenon may occur in which it is promoted in the opposite direction.
【００１４】本発明の目的は、ＭＲＩ装置の傾斜磁場コ
イルの振動及びそれに伴う騒音を効率良くキャンセルす
ることができるＭＲＩ装置を提供することを目的とす
る。It is an object of the present invention to provide an MRI apparatus capable of efficiently canceling the vibration of the gradient magnetic field coil of the MRI apparatus and the accompanying noise.
【００１５】[0015]
【課題を解決するための手段】このような目的を達成す
る本発明のＭＲＩ装置は、傾斜磁場発生手段が、傾斜磁
場を発生させる傾斜磁場コイルと、この傾斜磁場コイル
を保持する保持部材と、この保持部材に配置され電気的
エネルギーを機械的エネルギーに或いは機械的エネルギ
ーを電気的エネルギーに変換する変換素子とを備え、こ
の変換素子はそれが配置される面に平行な一方向の変換
効率が他方向より大きいものである。変換素子は、電気
的エネルギーを機械的エネルギーに変換する第１の変換
素子と、機械的エネルギーを電気的エネルギーに変換す
る第２の変換素子とで構成することができる。In the MRI apparatus of the present invention which achieves such an object, the gradient magnetic field generating means has a gradient magnetic field coil for generating a gradient magnetic field, and a holding member for holding the gradient magnetic field coil. And a conversion element arranged on the holding member for converting electric energy into mechanical energy or mechanical energy into electric energy, the conversion element having a conversion efficiency in one direction parallel to a surface on which the conversion element is arranged. It is larger than the other direction. The conversion element can be composed of a first conversion element that converts electrical energy into mechanical energy and a second conversion element that converts mechanical energy into electrical energy.
【００１６】本発明の好適な態様によれば、変換素子と
しては圧電素子が用いられ、その分極方向が素子配置面
に平行となるように配置される。或いは、圧電素子はそ
れが配置される面における一方向の長さがそれと直交す
る他方向の長さに比べ長く、それにより一方向の変換効
率が他方向の変換効率より大きくなるように構成しても
よい。According to a preferred aspect of the present invention, a piezoelectric element is used as the conversion element and is arranged so that the polarization direction thereof is parallel to the element arrangement surface. Alternatively, the piezoelectric element is configured so that the length in one direction on the surface on which it is arranged is longer than the length in the other direction orthogonal to it, so that the conversion efficiency in one direction is greater than the conversion efficiency in the other direction. May be.
【００１７】本発明の別な態様によれば、変換素子は矩
形の中間部材を介して保持部材に固定され、この中間部
材は矩形の所定方向の両端部が保持部材に固定され、他
方向の両端部は固定されていないものである。According to another aspect of the present invention, the conversion element is fixed to the holding member via a rectangular intermediate member, and the intermediate member is fixed at both ends in a predetermined direction of the rectangular shape to the holding member and is fixed in the other direction. Both ends are not fixed.
【００１８】[0018]
【作用】傾斜磁場コイルの変形を、変換素子が機械的エ
ネルギーを電気的エネルギーに変換することによって電
圧（電気信号）として検出する。検出された電圧と逆位
相の電圧を変換素子に印加することにより、電気的エネ
ルギーが機械的エネルギーに変換され傾斜磁場コイルの
電磁力をキャンセルできる。この場合変換素子は、電磁
力をキャンセルするためのアクチュエータとして機能す
るとともにアクチュエータである変換素子に印加する電
圧コントロールのための変形検出素子（センサ）として
機能し、その配置面の一方向の変換効率が他方向より大
きいので、その配置された場所における保持部材の一方
向の変形を反映した電磁力のキャンセルが可能である。
尚、ＭＲＩ装置では撮影条件で傾斜磁場コイルの電磁力
の絶対値、周期が予め決定されるので、撮影条件を制御
する制御装置からの情報により傾斜磁場コイルに発生す
る振動モードが推定できる。その場合には、変形検出素
子を具備しなくても（変換素子をセンサとして用いなく
ても）、制御装置からの情報に基づき推定された振動を
打ち消すように変換素子を駆動することができる。The deformation of the gradient coil is detected as a voltage (electric signal) by the conversion element converting mechanical energy into electric energy. By applying a voltage having a phase opposite to the detected voltage to the conversion element, electric energy is converted into mechanical energy and the electromagnetic force of the gradient magnetic field coil can be canceled. In this case, the conversion element functions both as an actuator for canceling the electromagnetic force and as a deformation detection element (sensor) for controlling the voltage applied to the conversion element which is the actuator, and the conversion efficiency in one direction of the arrangement surface. Is larger than the other direction, it is possible to cancel the electromagnetic force reflecting the one-way deformation of the holding member at the place where the holding member is arranged.
In the MRI apparatus, since the absolute value and the period of the electromagnetic force of the gradient magnetic field coil are determined in advance under the imaging condition, the vibration mode generated in the gradient magnetic field coil can be estimated from the information from the control device that controls the imaging condition. In that case, even if the deformation detecting element is not provided (without using the converting element as a sensor), the converting element can be driven so as to cancel the vibration estimated based on the information from the control device.
【００１９】変換素子として圧電素子を用い且つ図６
（ｂ）に示すように圧電素子の分極方向が圧電素子配置
面Ａに平行であるように配置することにより、分極方向
のエネルギー変換効率が他方より高いため、式（１）
は、A piezoelectric element is used as the conversion element and FIG.
By arranging the piezoelectric element so that the polarization direction is parallel to the piezoelectric element arrangement surface A as shown in (b), the energy conversion efficiency in the polarization direction is higher than that of the other.
Is
【００２０】[0020]
【数２】 [Equation 2]
【００２１】（式中、ε3＝△ｌ3／ｌ3は分極方向の歪
である）となり、式（１）において（△ｌ1／ｌ1）＝−
（△ｌ2／ｌ2）の場合に電圧が殆ど発生しない現象や、
（△ｌ 1／ｌ1）をキャンセルするように電圧をかけた場
合に逆方向にはかえってそれを大きくする現象を解決す
ることができる。電気的エネルギーを機械的エネルギー
に変換する変換素子として圧電素子を用い、それが配置
される面における一方向の長さｌ1がそれと直交する他
方向の長さｌ2に比べ長く構成することにより、機械的
エネルギーによって一方向に働く力Ｆ1はｌ1と比例し、
他方向に働くＦ2はｌ2に比例するので、結果としてＦ1
＞Ｆ2となり、所定方向への変換効率を他方向への変換
効率より大きくできる。従って圧電素子の分極方向を圧
電素子配置面Ａに平行に配置した場合と同様に、有効に
所望方向の振動を打ち消すことができる。(Where ε3= △ l3/ L3Is the strain in the polarization direction
In the formula (1) (Δl1/ L1) =-
(△ l2/ L2In the case of), the phenomenon that almost no voltage is generated,
(△ l 1/ L1) If voltage is applied to cancel
In the opposite direction, solve the phenomenon of increasing it
You can Electrical energy to mechanical energy
A piezoelectric element is used as the conversion element that converts to
Unidirectional length l1Is orthogonal to that
Direction length l2By making it longer than
Force F acting in one direction by energy1Is l1Proportional to
F working in the other direction2Is l2Is proportional to1
> F2And the conversion efficiency in one direction is converted to the other direction.
Can be greater than efficiency. Therefore, the polarization direction of the piezoelectric element is
Effectively as in the case of arranging in parallel with the electric element arrangement surface A
It is possible to cancel the vibration in the desired direction.
【００２２】また図６（ｃ）に示すように所定方向の両
端部が保持部材に固定され、他方向の両端部は固定され
ていない中間部材を介して変換素子を固定することによ
り、固定された方向の見かけ上の変換効率を他方向より
大きくする。つまり固定された方向（Ｘ方向）が傾斜磁
場コイルの発生する歪（△ｌ1／ｌ1）の方向であるとす
ると、それと直交する方向の保持部材の歪に対し中間部
材は自由度があるので、（△ｌ1／ｌ1）＝−（△ｌ2／
ｌ2）の場合にも（△ｌ2／ｌ2）の歪により変換素子が
影響を受けることが少なく、Further, as shown in FIG. 6C, both ends in a predetermined direction are fixed to the holding member, and both ends in the other direction are fixed by fixing the conversion element through the intermediate member which is not fixed. The apparent conversion efficiency in one direction is made larger than that in the other direction. That is, if the fixed direction (X direction) is the direction of the strain (Δl 1 / l 1 ) generated by the gradient magnetic field coil, the intermediate member has a degree of freedom with respect to the strain of the holding member in the direction orthogonal thereto. Therefore, (Δl 1 / l 1 ) = − (Δl 2 /
l 2) to be (△ l 2 / l 2) less likely to transducer is affected by the distortion of the case,
【００２３】[0023]
【数３】 [Equation 3]
【００２４】と考えることができ、上述のような電圧が
殆ど発生しない現象や、歪を打消すための電圧をかける
ことによってかえって歪を増大させてしまう現象を解決
できる。この場合には、変換素子として分極方向が圧電
素子面に垂直である圧電素子を用いてもよい。It can be considered that it is possible to solve the above-mentioned phenomenon in which almost no voltage is generated and the phenomenon in which the strain is increased by applying a voltage for canceling the strain. In this case, a piezoelectric element whose polarization direction is perpendicular to the piezoelectric element surface may be used as the conversion element.
【００２５】[0025]
【実施例】以下本発明の実施例を図面を参照して詳細に
説明する。図３は本発明のＭＲＩ装置の一実施例を示す
全体構成を示すブロック図である。このＭＲＩ装置は、
磁気共鳴現象を利用して被検体１の断層画像を得るもの
で、そのために必要な充分大きなボア径をもった静磁場
発生磁気回路２と、傾斜磁場発生系３と、送信系４と、
受信系５と、信号処理系６と、シーケンサ７と、中央処
理装置（以下、ＣＰＵという）８とを備えている。シー
ケンサ７は、ＣＰＵ８の制御で動作し、被検体の断層画
像のデータ収集に必要な種々の命令を送信系４及び傾斜
磁場発生系３並びに受信系５に送るものである。Embodiments of the present invention will now be described in detail with reference to the drawings. FIG. 3 is a block diagram showing the overall configuration showing an embodiment of the MRI apparatus of the present invention. This MRI device
A tomographic image of the subject 1 is obtained by utilizing a magnetic resonance phenomenon, and a static magnetic field generating magnetic circuit 2 having a sufficiently large bore diameter necessary for that purpose, a gradient magnetic field generating system 3, a transmitting system 4,
A reception system 5, a signal processing system 6, a sequencer 7, and a central processing unit (hereinafter referred to as CPU) 8 are provided. The sequencer 7 operates under the control of the CPU 8 and sends various commands necessary for collecting data of a tomographic image of the subject to the transmission system 4, the gradient magnetic field generation system 3, and the reception system 5.
【００２６】静磁場発生磁気回路２は、被検体１の周り
にその体軸方向または体軸と直交する方向に均一な磁束
を発生するもので、被検体１の周りのある広がりをもっ
た空間に永久磁石方式または常電導方式或いは超電導方
式の磁場発生手段が配置されている。傾斜磁場発生系３
は、Ｘ、Ｙ、Ｚの三方向に巻かれた傾斜磁場コイル９と
それぞれのコイルを駆動する傾斜磁場電源１０とから成
り、シーケンサ７からの命令に従って各傾斜磁場電源１
０を駆動することにより、Ｘ、Ｙ、Ｚの三方向の傾斜磁
場Ｇｘ、Ｇｙ、Ｇｚを被検体１に印加するようになって
いる。この傾斜磁場の加え方により、被検体１に対する
スライス面を設定することができる。これら傾斜磁場コ
イルには、電気的エネルギーを機械的エネルギーに変換
するとともに、機械的エネルギーを電気的エネルギーに
変換する変換素子として圧電素子３０が設置されてい
る。圧電素子３０の配置については後述する。The static magnetic field generating magnetic circuit 2 generates a uniform magnetic flux around the subject 1 in the body axis direction or in the direction orthogonal to the body axis, and has a space around the subject 1 with a certain spread. A magnetic field generating means of a permanent magnet type, a normal conducting type or a superconducting type is arranged in the. Gradient magnetic field generation system 3
Is composed of a gradient magnetic field coil 9 wound in three directions of X, Y and Z, and a gradient magnetic field power supply 10 for driving the respective coils.
By driving 0, gradient magnetic fields Gx, Gy, and Gz in the three directions of X, Y, and Z are applied to the subject 1. The slice plane for the subject 1 can be set by the method of applying the gradient magnetic field. In these gradient magnetic field coils, a piezoelectric element 30 is installed as a conversion element that converts electric energy into mechanical energy and converts mechanical energy into electric energy. The arrangement of the piezoelectric element 30 will be described later.
【００２７】送信系４は、高周波発振器１１と変調器１
２と高周波増幅器１３と送信側高周波コイル１４ａとか
らなり、高周波発振器１１から出力された高周波パルス
をシーケンサ７の命令に従って、変調器１２で振幅変調
し、この振幅変調された高周波パルスを高周波増幅器１
３で増幅した後に被検体１に近接して配置された高周波
コイル１４ａに供給することにより、電磁波が被検体１
に照射されるようになっている。The transmission system 4 includes a high frequency oscillator 11 and a modulator 1.
2, a high-frequency amplifier 13, and a transmission-side high-frequency coil 14a. The high-frequency pulse output from the high-frequency oscillator 11 is amplitude-modulated by the modulator 12 according to the instruction of the sequencer 7, and the amplitude-modulated high-frequency pulse is generated by the high-frequency amplifier 1.
3 is supplied to the high-frequency coil 14a arranged in the vicinity of the subject 1 after being amplified by the electromagnetic wave 3
It is designed to be illuminated.
【００２８】受信系５は、受信側高周波コイル１４ｂと
増幅器１５と直交位相検波器１６とＡ／Ｄ変換器１７と
からなり、送信側の高周波コイル１４ａから照射された
電磁波による被検体の応答の電磁波（ＮＭＲ信号）を被
検体１に近接して配置された高周波コイル１４ｂで検出
し、増幅器１５及び直交位相検波器１６を介してＡ／Ｄ
変換器１７に入力してデジタル量に変換する。この際、
Ａ／Ｄ変換器１７はシーケンサ７からの命令によるタイ
ミングで、直交位相検波器１６から出力された二系列の
信号をサンプリングし、二系列のデジタルデータを出力
する。それらのデジタル信号は信号処理系６に送られフ
ーリエ変換されるようになっている。The receiving system 5 comprises a receiving side high-frequency coil 14b, an amplifier 15, a quadrature detector 16 and an A / D converter 17, and the response of the object by the electromagnetic wave emitted from the transmitting side high-frequency coil 14a. An electromagnetic wave (NMR signal) is detected by the high-frequency coil 14b arranged close to the subject 1, and the A / D is detected via the amplifier 15 and the quadrature detector 16.
It is input to the converter 17 and converted into a digital amount. On this occasion,
The A / D converter 17 samples the two series of signals output from the quadrature phase detector 16 at the timing according to the command from the sequencer 7, and outputs the two series of digital data. Those digital signals are sent to the signal processing system 6 and are Fourier transformed.
【００２９】信号処理系６は、ＣＰＵ８と磁気ディスク
１８及び磁気テープ１９等の記録装置とＣＲＴ等のディ
スプレイ２０とからなり、デジタル信号を用いてフーリ
エ変換、補正係数計算、像再構成等の処理を行ない、任
意断面の信号強度分布あるいは複数の信号に適当な演算
を行なって得られた分布を画像化してディスプレイ２０
に表示する。The signal processing system 6 is composed of a CPU 8, a recording device such as a magnetic disk 18 and a magnetic tape 19 and a display 20 such as a CRT, and performs processing such as Fourier transform, correction coefficient calculation and image reconstruction using digital signals. The signal intensity distribution of an arbitrary cross section or the distribution obtained by performing an appropriate calculation on a plurality of signals is imaged and displayed on the display 20.
To display.
【００３０】尚、図３において、送信側及び受信側の高
周波コイル１４ａ、１４ｂと傾斜磁場コイル９は、被検
体１の周りの空間に配置された静磁場発生磁気回路２の
磁場空間内に配置されている。次に本発明における傾斜
磁場コイルの構成を更に詳述する。図１は本発明の第１
の実施例である円筒状の傾斜磁場コイルの斜視図で、説
明のためにその一部を切り欠いて示されている。本実施
例において傾斜磁場コイル９はＸ、Ｙ、Ｚ方向に線形に
変化する磁場を発生する傾斜磁場コイル導体９０と、そ
れらを保持する保持部材であるＦＲＰ製ボビン９１と、
変換効率が方向によって異なるようにそれぞれ配置され
た圧電素子３０ａ及び圧電素子３０ｂとから構成されて
いる。In FIG. 3, the high-frequency coils 14a and 14b on the transmitting side and the receiving side and the gradient magnetic field coil 9 are arranged in the magnetic field space of the static magnetic field generating magnetic circuit 2 arranged in the space around the subject 1. Has been done. Next, the configuration of the gradient magnetic field coil according to the present invention will be described in more detail. FIG. 1 shows the first of the present invention.
FIG. 3 is a perspective view of a cylindrical gradient magnetic field coil which is the embodiment of FIG. In this embodiment, the gradient magnetic field coil 9 has a gradient magnetic field coil conductor 90 that generates a magnetic field that linearly changes in the X, Y, and Z directions, and an FRP bobbin 91 that is a holding member that holds them.
The piezoelectric element 30a and the piezoelectric element 30b are arranged so that the conversion efficiency differs depending on the direction.
【００３１】尚、図では傾斜磁場コイル導体の内、Ｙ傾
斜磁場コイル導体９０のみを示し、Ｘ傾斜磁場コイル導
体及びＺ傾斜磁場コイル導体は省略されている。各傾斜
磁場コイル導体はボビン９１に接着、もしくはネジ止め
されており、傾斜磁場コイルを駆動することにより傾斜
磁場コイル導体に働く電磁力によって傾斜磁場コイル導
体が変形するとボビン９１も一体として変形する。In the figure, of the gradient magnetic field coil conductors, only the Y gradient magnetic field coil conductor 90 is shown, and the X gradient magnetic field coil conductor and the Z gradient magnetic field coil conductor are omitted. Each gradient magnetic field coil conductor is adhered or screwed to the bobbin 91, and when the gradient magnetic field coil conductor is deformed by the electromagnetic force acting on the gradient magnetic field coil conductor by driving the gradient magnetic field coil, the bobbin 91 is also deformed as a unit.
【００３２】圧電素子３０（３０ａ、３０ｂ）は、電気
的エネルギーを機械的エネルギーに変換するとともに、
機械的エネルギーを電気的エネルギーに変換する変換素
子で、その変換効率は分極方向の方が他の方向より大き
い。従って、本実施例において一方の圧電素子３０ａは
軸方向（Ｚ方向）の変換効率が大きくなるように、即ち
分極方向が軸方向であるように配置され、他方の圧電素
子３０ｂは円周方向の変換効率が大きくなるように、即
ち分極方向が円周方向であるように配置されている。こ
れにより、電磁力をキャンセルするために圧電素子に電
圧を印加したときにほぼその分極方向にのみ歪を与える
ことができる。The piezoelectric element 30 (30a, 30b) converts electrical energy into mechanical energy and
A conversion element that converts mechanical energy into electrical energy, and its conversion efficiency is higher in the polarization direction than in other directions. Therefore, in this embodiment, one piezoelectric element 30a is arranged so that the conversion efficiency in the axial direction (Z direction) is increased, that is, the polarization direction is the axial direction, and the other piezoelectric element 30b is arranged in the circumferential direction. It is arranged so that the conversion efficiency is high, that is, the polarization direction is the circumferential direction. As a result, when a voltage is applied to the piezoelectric element to cancel the electromagnetic force, it is possible to give strain only in the polarization direction.
【００３３】即ち図１に示すＹ傾斜磁場コイル導体９０
附近のボビンが変形するとき、その軸方向の歪と円周方
向の歪とは、極性が逆で絶対値がほぼ同じような値であ
る。この場合、既に述べたように、図６（ａ）に示すよ
うに分極方向がその配置面Ａと垂直となるような配置で
は、式（１）より、軸方向の歪をキャンセルするように
電圧をかけた場合、円周方向の歪をかえって助長する現
象が起こり得るが、分極方向が圧電素子の配置面と平行
で、それぞれ異なる方向である圧電素子３０ａ、３０ｂ
を組合せることによって２方向別々に歪を与えることが
でき、これにより振動の打消効率を向上させることがで
きる。That is, the Y gradient magnetic field coil conductor 90 shown in FIG.
When the adjacent bobbin is deformed, the axial strain and the circumferential strain have values with opposite polarities and substantially the same absolute values. In this case, as described above, in the arrangement in which the polarization direction is perpendicular to the arrangement surface A as shown in FIG. 6A, the voltage can be calculated from the equation (1) so as to cancel the axial strain. When applied, the phenomenon of accelerating the strain in the circumferential direction may occur, but the piezoelectric elements 30a and 30b whose polarization directions are parallel to the arrangement surface of the piezoelectric elements and are different from each other.
Distortion can be given separately in two directions by combining the above, and thereby the vibration canceling efficiency can be improved.
【００３４】このような圧電素子３０はボビン９１にダ
ンピングが少ない接着剤で接着されている。圧電素子３
０は複数個をボビン内分散配置することが好ましく、こ
れにより、より効果的な、低振動、低騒音化が図られ
る。またボビン９１の変形についての情報が予め与えら
れている場合には、圧電素子３０をボビン９１の特に変
形しやすい場所に選択的に配置することもできる。本実
施例においては、傾斜磁場コイル導体に沿って配置され
ている。The piezoelectric element 30 as described above is bonded to the bobbin 91 with an adhesive having a small damping. Piezoelectric element 3
It is preferable to dispose a plurality of 0s in the bobbin so that more effective low vibration and low noise can be achieved. Further, when the information about the deformation of the bobbin 91 is given in advance, the piezoelectric element 30 can be selectively arranged at a position where the bobbin 91 is particularly easily deformed. In this embodiment, they are arranged along the gradient magnetic field coil conductor.
【００３５】以上のように配置される圧電素子３０は、
電圧を印加によってその電気的エネルギーを機械的エネ
ルギーに変換し、傾斜磁場コイル導体の電磁力をキャン
セルするアクチュエータとして用いることができるが、
傾斜磁場コイル導体の変形に伴うボビン９１の歪を電気
的エネルギーに変換することによって検出する検出素子
としても、また両者を兼ねたものとしても機能し得る。
更に上記構成の圧電素子３０とは別に検出素子としての
圧電素子を近傍に配置してもよい。この場合、検出素子
としての圧電素子も、図１の圧電素子３０と同様に複数
個、ボビン内に分散させることが好ましく、より効果的
な、低振動、低騒音化が図られる。The piezoelectric element 30 arranged as described above is
It can be used as an actuator that converts the electrical energy into mechanical energy by applying a voltage and cancels the electromagnetic force of the gradient coil conductor.
It can function as a detection element for detecting the strain of the bobbin 91 resulting from the deformation of the gradient magnetic field coil conductor by converting it into electric energy, or as a combination of both.
Further, in addition to the piezoelectric element 30 having the above structure, a piezoelectric element as a detection element may be arranged in the vicinity. In this case, it is preferable to disperse a plurality of piezoelectric elements as the detection elements in the bobbin similarly to the piezoelectric element 30 of FIG. 1, so that more effective low vibration and low noise can be achieved.
【００３６】更に圧電素子３０は図示しない制御装置及
び電源に接続されている。制御装置は、キャンセルすべ
き電磁力に関する情報に基づき電源を駆動し、圧電素子
が電磁力をキャンセルするような機械的エネルギーを生
じるように電気的エネルギーである電圧を印加する。こ
の電磁力に関する情報は、機械的エネルギーを電気的エ
ネルギーに変換しボビンの変形量を検出する圧電素子に
よって得ることができる。ボビンの変形量を検出した圧
電素子の電気的エネルギーは電気信号として制御装置に
送られ、電気的エネルギーを機械的エネルギーに変換す
る圧電素子の駆動の制御に使用される。また電磁力に関
する情報はとして、シーケンサ７からの傾斜磁場駆動情
報（傾斜磁場強度、タイミング）を利用することもでき
る。Further, the piezoelectric element 30 is connected to a control device and a power source (not shown). The control device drives the power supply based on the information regarding the electromagnetic force to be canceled, and applies a voltage that is electrical energy so that the piezoelectric element generates mechanical energy that cancels the electromagnetic force. The information about the electromagnetic force can be obtained by a piezoelectric element that converts mechanical energy into electrical energy and detects the amount of deformation of the bobbin. The electric energy of the piezoelectric element that has detected the amount of deformation of the bobbin is sent to the control device as an electric signal, and is used to control the driving of the piezoelectric element that converts the electric energy into mechanical energy. Further, gradient magnetic field drive information (gradient magnetic field strength, timing) from the sequencer 7 can be used as the information regarding the electromagnetic force.
【００３７】図２に本発明の第２の実施例の傾斜磁場コ
イルの構造を示す。本実施例の場合圧電素子３０ｃは中
間部材４２ａ、４２ｂを介して傾斜磁場コイルのＦＲＰ
製ボビン９１に配置されており、その分極方向は圧電素
子３０面に垂直である。傾斜磁場コイル９のその他の構
成は図１の傾斜磁場コイルと同様で、Ｘ、Ｙ、Ｚ方向に
線形に変化する磁場を発生するＸ傾斜磁場コイル導体、
Ｙ傾斜磁場コイル導体９０、Ｚ傾斜磁場コイル導体と、
それらを保持するＦＲＰ製ボビン９１とから構成されて
いる。FIG. 2 shows the structure of the gradient magnetic field coil of the second embodiment of the present invention. In the case of this embodiment, the piezoelectric element 30c is the FRP of the gradient magnetic field coil via the intermediate members 42a and 42b.
The bobbin 91 is arranged and its polarization direction is perpendicular to the surface of the piezoelectric element 30. The other configurations of the gradient magnetic field coil 9 are the same as those of the gradient magnetic field coil of FIG. 1, and an X gradient magnetic field coil conductor that generates a magnetic field that linearly changes in the X, Y, and Z directions,
A Y gradient magnetic field coil conductor 90, a Z gradient magnetic field coil conductor,
It is composed of an FRP bobbin 91 that holds them.
【００３８】中間部材４２ａ、４２ｂは、略矩形でボビ
ン９１に固定される側の中央部に凹み４３を有し、両端
の凸部４４がダンピングが少ない接着剤でボビン９１に
接着され、所望方向両端部のみがボビン９１に固定され
ており、その両端部と直交する方向の端部は自由になっ
ている。中間部材４２ａの凸部４４がボビンに接着され
ている方向は軸方向（Ｚ方向）で、４２ｂは円周方向で
ある。凹みの反対側には圧電素子３０ｃがダンピングが
少ない接着剤で接着されている。The intermediate members 42a and 42b are substantially rectangular and have a recess 43 in the center portion on the side fixed to the bobbin 91, and the protrusions 44 at both ends are bonded to the bobbin 91 with an adhesive having a small damping, so that the desired direction can be obtained. Only both end portions are fixed to the bobbin 91, and the end portions in the direction orthogonal to the both end portions are free. The direction in which the convex portion 44 of the intermediate member 42a is bonded to the bobbin is the axial direction (Z direction), and 42b is the circumferential direction. The piezoelectric element 30c is adhered to the opposite side of the recess with an adhesive having a small damping.
【００３９】このような構成において、傾斜磁場コイル
が電磁力により歪を受けるとき、中間部材４２ａでは、
傾斜磁場コイルの軸方向の歪と中間部材４２ａの歪はほ
ぼ１：１となり、円周方向の歪は円周方向に固定されて
いないため、凸部４４がそれを吸収し圧電素子３０ｃに
は影響を与えない。従って、圧電素子３０ｃにより軸方
向の傾斜磁場コイルの歪を効率よく検出できる。また圧
電素子３０ｃに電気的エネルギーを与え中間部材４２ａ
上に歪を発生させた場合、ボビン９１には円周方向の歪
は殆ど現れず、ほぼ軸方向のみに歪を与えることができ
る。同様に中間部材４２ｂについても、ほぼ円周方向に
のみ歪を与えることができる。In such a structure, when the gradient coil is distorted by electromagnetic force, the intermediate member 42a
The axial strain of the gradient magnetic field coil and the strain of the intermediate member 42a are approximately 1: 1. Since the circumferential strain is not fixed in the circumferential direction, the convex portion 44 absorbs it and the piezoelectric element 30c receives it. It has no effect. Therefore, the distortion of the axial gradient magnetic field coil can be efficiently detected by the piezoelectric element 30c. In addition, the piezoelectric element 30c is provided with electric energy to provide an intermediate member
When the strain is generated on the bobbin 91, the strain in the circumferential direction hardly appears on the bobbin 91, and the strain can be applied only in the axial direction. Similarly, the intermediate member 42b can also be strained substantially only in the circumferential direction.
【００４０】図２の構成においても、図１の場合と同様
に、圧電素子は電気的エネルギーを機械的エネルギーに
変換する素子としても、また機械的エネルギーを電気的
エネルギーに変換する素子としても、さらに両者を兼ね
るものとしても機能させることができる。また図１及び
図２の各実施例において、圧電素子をボビン表面に配置
した例で示したが、これらはボビン内にモールドしても
ボビン外周に設けてもよい。Also in the configuration of FIG. 2, as in the case of FIG. 1, the piezoelectric element serves as an element for converting electrical energy into mechanical energy and also as an element for converting mechanical energy into electrical energy. Further, it can be made to function as both. Further, in each of the embodiments of FIGS. 1 and 2, the piezoelectric element is shown as being arranged on the surface of the bobbin, but these may be molded inside the bobbin or may be provided on the outer circumference of the bobbin.
【００４１】次に、以上のように構成される傾斜磁場コ
イルにおける圧電素子の駆動について説明する。図４
は、検出素子である圧電素子３０’とアクチュエータで
ある圧電素子３０とを備えた構成のブロック図を示す。
同図に示す実施例では、傾斜磁場コイルの変形を検出素
子である圧電素子３０’で検出し、その検出値に応じて
アクチュエータである圧電素子３０へ印加する電圧を制
御するもので、圧電素子３０’は圧電素子３０附近に配
置される。また圧電素子３０’は図１或いは図２の圧電
素子３０同様、一方向性を有するように圧電素子の分極
方向を素子面水平にして、或いは中間部材を介して配置
される。Next, driving of the piezoelectric element in the gradient magnetic field coil configured as described above will be described. Figure 4
FIG. 3 shows a block diagram of a configuration including a piezoelectric element 30 ′ that is a detection element and a piezoelectric element 30 that is an actuator.
In the embodiment shown in the figure, the deformation of the gradient magnetic field coil is detected by a piezoelectric element 30 'which is a detection element, and the voltage applied to the piezoelectric element 30 which is an actuator is controlled according to the detected value. 30 'is arranged near the piezoelectric element 30. Further, the piezoelectric element 30 ′ is arranged so that the polarization direction of the piezoelectric element is horizontal with respect to the element surface so as to have unidirectionality or through an intermediate member, like the piezoelectric element 30 of FIG. 1 or 2.
【００４２】このような構成における動作を説明する。
まずシーケンサ７からの命令によって傾斜磁場コイル電
源１０が駆動されることにより、傾斜磁場コイル導体に
パルス状電流が流れる。ここで傾斜磁場コイルの置かれ
る空間には静磁場発生磁気回路２による磁場が形成され
ているので、このような磁場内で傾斜磁場コイルにパル
ス電流を流すことによって電磁力が作用し、変形する。
このような傾斜磁場コイルの変形は、傾斜磁場コイル導
体のみならずボビン９１にも作用する。ボビン９１に固
定された圧電素子３０’は、この変形による機械的エネ
ルギーを電気的エネルギーに変換し、変形量に応じた電
気信号（電圧）を出力する。制御装置４３は入力した電
圧をＡ／Ｄ変換するとともに、必要に応じそれに重み係
数をかけ、入力電圧がゼロになるように圧電素子３０に
印加する電圧のデジタル量を出力し、電源４４を駆動す
る。その出力によって圧電素子３０を駆動する。この場
合、例えば図１に示す圧電素子３０ａ、３０ｂは、それ
ぞれ分極方向が軸方向或いは円周方向となるように配置
されているので、軸方向の歪と円周方向の歪が逆極性且
つ絶対値がほぼ同じであっても、２方向別々に歪を打消
すように歪を与えることができ、効果的に振動を打消す
ことができる。図２に示す構成の圧電素子３０ｃであっ
ても同様に２方向別々に歪を打消し、振動を除去するこ
とができる。The operation in such a configuration will be described.
First, the gradient magnetic field coil power supply 10 is driven by an instruction from the sequencer 7, so that a pulsed current flows through the gradient magnetic field coil conductor. Since the magnetic field generated by the static magnetic field generating magnetic circuit 2 is formed in the space in which the gradient magnetic field coil is placed, an electromagnetic force acts and deforms by applying a pulse current to the gradient magnetic field coil in such a magnetic field. .
Such deformation of the gradient magnetic field coil acts not only on the gradient magnetic field coil conductor but also on the bobbin 91. The piezoelectric element 30 ′ fixed to the bobbin 91 converts mechanical energy due to this deformation into electrical energy and outputs an electric signal (voltage) according to the amount of deformation. The controller 43 A / D-converts the input voltage, multiplies the weighting coefficient as necessary, outputs the digital amount of the voltage applied to the piezoelectric element 30 so that the input voltage becomes zero, and drives the power supply 44. To do. The output drives the piezoelectric element 30. In this case, for example, the piezoelectric elements 30a and 30b shown in FIG. 1 are arranged such that the polarization directions are the axial direction and the circumferential direction, respectively. Therefore, the axial strain and the circumferential strain have opposite polarities and absolute values. Even if the values are almost the same, it is possible to apply the strain so as to cancel the strain separately in the two directions, and it is possible to effectively cancel the vibration. Even in the case of the piezoelectric element 30c having the configuration shown in FIG. 2, it is possible to cancel the strain separately in the two directions and remove the vibration.
【００４３】尚、以上の実施例では検出素子である圧電
素子３０’とアクチュエータである圧電素子３０とを備
えた場合について説明したが、一つの圧電素子を検出素
子に、またはアクチュエータにタイミングで切り替えて
使用してもよい。図５に、圧電素子３０に印加する電圧
をシーケンサ７からの情報に基づきコントロールする場
合におけるブロック図を示す。同図に示す実施例では、
シーケンサ７の傾斜磁場駆動情報を制御装置４３に取込
み、その値を重み付けし、その信号で電源４４を駆動し
圧電素子３０へ電圧を印加する。シーケンサ７の情報の
うち、利用するのは傾斜磁場強度、印加タイミング、印
加軸である。In the above embodiment, the case where the piezoelectric element 30 'which is the detection element and the piezoelectric element 30 which is the actuator are provided has been described, but one piezoelectric element is switched to the detection element or to the actuator at a timing. You may use it. FIG. 5 shows a block diagram in the case of controlling the voltage applied to the piezoelectric element 30 based on the information from the sequencer 7. In the embodiment shown in FIG.
The gradient magnetic field drive information of the sequencer 7 is taken into the control device 43, the value is weighted, and the power supply 44 is driven by the signal to apply a voltage to the piezoelectric element 30. Of the information of the sequencer 7, what is used is the gradient magnetic field strength, the application timing, and the application axis.
【００４４】重み付け量は以下のように決定される。予
め、Ｘ軸のみ、ある傾斜磁場強度（Ｇ0）で駆動したと
きに発生する各部の圧電素子の電圧をＡ／Ｄ変換し、そ
の値を制御装置４３のメモリに格納する。同様にＹ、Ｚ
軸の傾斜磁場の場合についても各部の圧電素子の電圧の
値を求めメモリに格納する。これら各軸の傾斜磁場駆動
に伴う各圧電素子３０に加える電圧について、その比率
を演算し、重み付け量とする。例えば、各軸の駆動で求
めたある圧電素子の重み付け量をｋｘ、ｋｙ、ｋｚとす
る。実際の撮像シーケンス実行時においては、複数の傾
斜磁場が同時に印加される場合が多い。そこで撮影時の
傾斜磁場強度をＧとし３軸同時に印加したとすると、そ
れにより生じる電磁力をキャンセルするために、その圧
電素子３０に印加する電圧は−Ｇ（ｋｘ＋ｋｙ＋ｋｚ）
／Ｇ0となる。この電圧をシーケンサ７の信号の出力に
基づくタイミングで印加する。The weighting amount is determined as follows. In advance, the voltage of the piezoelectric element of each part generated when driven with a certain gradient magnetic field strength (G 0 ) only on the X axis is A / D converted, and the value is stored in the memory of the control device 43. Similarly, Y, Z
Also in the case of the axial gradient magnetic field, the value of the voltage of the piezoelectric element of each part is obtained and stored in the memory. The ratio of the voltage applied to each piezoelectric element 30 accompanying the driving of the gradient magnetic field of each of these axes is calculated and used as the weighting amount. For example, the weighting amount of a certain piezoelectric element obtained by driving each axis is kx, ky, kz. In the actual execution of the imaging sequence, a plurality of gradient magnetic fields are often applied simultaneously. Therefore, assuming that the gradient magnetic field strength at the time of imaging is G and three axes are simultaneously applied, the voltage applied to the piezoelectric element 30 in order to cancel the electromagnetic force generated by the three axes is -G (kx + ky + kz).
/ G 0 . This voltage is applied at a timing based on the output of the signal from the sequencer 7.
【００４５】このようにシーケンサ７の情報を利用する
ことにより、応答性に優れ、効果的に振動、騒音のキャ
ンセルを行うことができる。尚、以上の実施例において
は電気的エネルギーを機械的エネルギーに変換する素子
或いは機械的エネルギーを電気的エネルギーに変換する
素子として圧電素子を例として説明したが、これら変換
素子は圧電素子に限定されるものではない。By utilizing the information of the sequencer 7 in this way, it is possible to cancel vibration and noise with excellent responsiveness. In the above embodiments, the piezoelectric element is described as an example of an element that converts electrical energy into mechanical energy or an element that converts mechanical energy into electrical energy, but these conversion elements are not limited to piezoelectric elements. Not something.
【００４６】[0046]
【発明の効果】以上の実施例からも明らかなように、本
発明によればＭＲＩ装置の振動及び騒音の発生源である
傾斜磁場コイルの保持部材に、所定の方向に優位な変換
効率を有するように電気・機械エネルギー変換素子を配
置し、この変換素子に印加する電圧をコントロールする
ことにより、振動源及び騒音源となる傾斜磁場コイルの
電磁力に対し、効率よく逆向き且つ同レベルの力を与え
キャンセルできるので、振動、騒音をキャンセルでき、
それによって被検体の恐怖感、不快感が解消される。ま
た一方向にのみ歪を与えることができるので、キャンセ
ル効率が高い。さらに変換素子として圧電素子を用いる
ことにより、１つの素子で傾斜磁場コイルの変形の検出
とのキャンセルとを行うことができる。As is apparent from the above embodiments, according to the present invention, the holding member of the gradient magnetic field coil, which is a source of vibration and noise of the MRI apparatus, has a superior conversion efficiency in a predetermined direction. By arranging the electrical / mechanical energy conversion element in this way and controlling the voltage applied to this conversion element, the electromagnetic field of the gradient coil, which is a vibration source and a noise source, can be efficiently reversed and at the same level. Since it can be canceled by giving, you can cancel vibration, noise,
This eliminates the fear and discomfort of the subject. Further, since the distortion can be given only in one direction, the canceling efficiency is high. Further, by using the piezoelectric element as the conversion element, it is possible to detect the deformation of the gradient magnetic field coil and cancel the deformation with one element.
【図１】本発明のＭＲＩ装置の要部を示す一実施例を示
す図。FIG. 1 is a diagram showing an embodiment showing a main part of an MRI apparatus of the present invention.
【図２】本発明のＭＲＩ装置の要部を示す他の実施例を
示す図。FIG. 2 is a diagram showing another embodiment showing a main part of the MRI apparatus of the present invention.
【図３】本発明のＭＲＩ装置の全体構成図。FIG. 3 is an overall configuration diagram of an MRI apparatus of the present invention.
【図４】本発明のＭＲＩ装置における振動の制御の一実
施例を説明するブロック図。FIG. 4 is a block diagram illustrating an example of vibration control in the MRI apparatus of the present invention.
【図５】本発明のＭＲＩ装置における振動の制御の他の
実施例を説明するブロック図。FIG. 5 is a block diagram illustrating another embodiment of vibration control in the MRI apparatus of the present invention.
【図６】圧電素子における歪の発生を説明する図。FIG. 6 is a diagram illustrating the occurrence of strain in a piezoelectric element.
１・・・・・・被検体（検査対象） ２・・・・・・静磁場発生回路（静磁場発生手段） ３・・・・・・傾斜磁場発生系（傾斜磁場発生手段） １４ａ、１４ｂ・・・・・・高周波コイル ６・・・・・・信号処理系（画像再構成手段） ７・・・・・・シーケンサ（制御手段） ８・・・・・・ＣＰＵ（画像再構成手段） ９・・・・・・傾斜磁場発生コイル ３０（３０ａ、３０ｂ、３０ｃ）・・・・・・圧電素子 ９０・・・・・・傾斜磁場コイル導体 ９１・・・・・・ボビン ９２・・・・・・制御装置 1 ... Subject (inspection target) 2 ... Static magnetic field generation circuit (static magnetic field generation means) 3 ... · Gradient magnetic field generation system (gradient magnetic field generation means) 14a, 14b ... High-frequency coil 6 ... Signal processing system (image reconstruction means) 7 ... Sequencer (control means) 8 ... CPU (image reconstruction means) 9 ... · Gradient magnetic field generating coil 30 (30a, 30b, 30c) ... Piezoelectric element 90 .. · Gradient magnetic field coil conductor 91 ... Bobbin 92 .... Control device
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (56)参考文献 特開 平７−210256（ＪＰ，Ａ) 谷 順二 外２名，分布圧電アクチュ エータによる円筒殻の振動抑制，Ｄｙｎ ａｍｉｃ ａｎｄ Ｄｅｓｉｇｎ Ｃｏ ｎｆｅｒｅｎｃｅａｐｏｓ ’93 機械 工学・計測制御講演論文集［Ｖｏｌ．Ｂ ］，日本，社団法人日本機械学会，1993 年 ７月19日，65−70 (58)調査した分野(Int.Cl.7，ＤＢ名) A61B 5/055 ─────────────────────────────────────────────────── ─── Continuation of the front page (56) Reference JP-A-7-210256 (JP, A) Junji Tani, 2 persons, Vibration suppression of cylindrical shell by distributed piezoelectric actuator, Dynamic and Design Conferenceposos '93 Machine Proceedings of Engineering / Measurement Control [Vol. B], Japan, Japan Society of Mechanical Engineers, July 19, 1993, 65-70 (58) Fields investigated (Int.Cl. 7 , DB name) A61B 5/055
Claims (7)
る静磁場発生手段と、前記空間に傾斜磁場を発生する傾
斜磁場発生手段と、前記検査対象からの磁気共鳴信号を
使って前記検査対象の物理的性質を表す画像を得る画像
再構成手段とを備えた磁気共鳴イメージング装置におい
て、 前記傾斜磁場発生手段は、前記静磁場中に配置され、傾
斜磁場を発生させる傾斜磁場コイルと、この傾斜磁場コ
イルを保持する保持部材と、該保持部材に取り付けられ
た少なくとも一組の圧電素子対とを備え、 前記圧電素子対を構成する２つの圧電素子は、いずれも
電気的エネルギーを機械的エネルギーに変換して前記保
持部材に付与するものであり、 前記圧電素子対を構成する２つの圧電素子の分極方向
は、いずれもそれが取り付けられている前記保持部材の
面に平行であって、しかも、互いに交差する方向に向け
られていることを特徴とする磁気共鳴イメージング装
置。 1. A static magnetic field generating means for generating a static magnetic field in a space in which an inspection object is placed, a gradient magnetic field generating means for generating a gradient magnetic field in the space, and the magnetic resonance signal from the inspection object for the inspection. the magnetic resonance imaging apparatus and an image reconstruction means for obtaining an image representing the physical properties of the object, the gradient magnetic field generating means is disposed in said static magnetic field, a gradient magnetic field coil for generating gradient magnetic fields, the A holding member for holding the gradient coil , and a holding member attached to the holding member.
And at least one pair of piezoelectric elements, and the two piezoelectric elements forming the piezoelectric element pair are both
The electrical energy is converted into mechanical energy to
The polarization direction of the two piezoelectric elements that make up the piezoelectric element pair and are applied to the holding member.
Is the holding member to which it is attached.
Parallel to the plane, but oriented in directions that intersect each other
A magnetic resonance imaging device characterized by
Place
置において、前記圧電素子対の動作を制御する圧電素子
対制御手段と、前記傾斜磁場コイルに発生させる傾斜磁
場の強度を制御する傾斜磁場制御手段とをさらに有し、 前記圧電素子対制御手段は、前記傾斜磁場制御手段から
前記傾斜磁場の強度の情報を受け取って、該強度に対応
して予め定めておいた電気信号によって前記圧電素子対
を駆動することにより、前記傾斜磁場コイルが受ける電
磁力により前記保持部材に生じる歪を前記圧電素子対の
前記分極方向についてそれぞれ打ち消す機械的エネルギ
ーを生じさせることを特徴とする磁気共鳴イメージング
装置。 2. The magnetic resonance imaging apparatus according to claim 1.
Element for controlling the operation of the piezoelectric element pair
A pair control means and a gradient magnet generated in the gradient coil.
Gradient magnetic field control means for controlling the strength of the field, the piezoelectric element pair control means from the gradient magnetic field control means
Receiving information on the strength of the gradient magnetic field and responding to the strength
And the piezoelectric element pair is generated by a predetermined electric signal.
Driving the gradient magnetic field coil
Strain generated in the holding member due to magnetic force is applied to the piezoelectric element pair.
Mechanical energy that cancels each of the polarization directions
Resonance imaging characterized by causing
apparatus.
置において、前記圧電素子対の動作を制御する圧電素子
対制御手段をさらに有し、 前記圧電素子対は、前記保持部材に生じた歪を電気的エ
ネルギーに変換して検出する機能をさらに備え、 該圧電素子対制御手段は、前記圧電素子対が検出した前
記保持部材の歪を前記 分極方向についてそれぞれ打ち消
す大きさのエネルギーを前記圧電素子対の前記２つの圧
電素子にそれぞれ生じさせることを特徴とする磁気共鳴
イメージング装置。 3. The magnetic resonance imaging apparatus according to claim 1.
Element for controlling the operation of the piezoelectric element pair
The piezoelectric element pair further comprises a pair control means, and the strain generated in the holding member is electrically controlled.
The piezoelectric element pair control means is further provided with a function of converting the energy into energy and detecting the energy.
The strain of the holding member is canceled in each of the polarization directions.
The amount of energy applied to the piezoelectric element pair by the two pressures.
Magnetic resonance characterized by being generated in each electric element
Imaging equipment.
る静磁場発生手段と、前記空間に傾斜磁場を発生する傾
斜磁場発生手段と、前記検査対象からの磁気共鳴信号を
使って前記検査対象の物理的性質を表す画像を得る画像
再構成手段とを備えた磁気共鳴イメージング装置におい
て、 前記傾斜磁場発生手段は、前記静磁場中に配置され、傾
斜磁場を発生させる傾斜磁場コイルと、この傾斜磁場コ
イルを保持する保持部材と、該保持部材に取り付けられ
た検出用圧電素子およびアクチュエータ用圧電素子とを
備え、 前記検出用圧電素子は、前記保持部材に生じた歪を電気
的エネルギーに変換して検出するものであり、前記アク
チュエータ用圧電素子は、電気的エネルギーを機械的エ
ネルギーに変換して前記保持部材に付与するものであ
り、 前記検出用およびアクチュエータ用圧電素子には制御手
段が接続され、該制御手段は、前記検出用圧電素子が検
出した前記保持部材の歪を打ち消す大きさの機械的エネ
ルギーを前記アクチュエータ用圧電素子に生じさせるこ
とを特徴とする磁気共鳴イメージング装置。 4. A static magnetic field is generated in the space where the inspection object is placed.
Means for generating a static magnetic field and a gradient for generating a gradient magnetic field in the space.
The magnetic resonance signal from the magnetic field generation means and the inspection target
An image that is used to obtain an image representing the physical properties of the inspection target
A magnetic resonance imaging apparatus including a reconstruction means
The gradient magnetic field generating means is disposed in the static magnetic field,
A gradient magnetic field coil that generates a gradient magnetic field and this gradient magnetic field coil
And a holding member for holding the
Detection piezoelectric element and actuator piezoelectric element
The piezoelectric element for detection is configured to electrically generate strain generated in the holding member.
It is converted into dynamic energy and detected.
Piezoelectric elements for a chutator transfer electrical energy to mechanical energy.
It is converted into energy and applied to the holding member.
The piezoelectric element for
Stage is connected, and the control means detects the piezoelectric element for detection.
Mechanical energy of a size that cancels the strain of the holding member that has been taken out.
To generate ruggedness in the actuator piezoelectric element.
And a magnetic resonance imaging apparatus.
置において、前記アクチュエータ用圧電素子は、少なく
とも一組の圧電素子対であり、 前記圧電素子対を構成する２つの圧電素子の分極方向
は、いずれもそれが取り付けられている前記保持部材の
面に平行であって、しかも、互いに交差する方向に向け
られ、 前記検出用圧電素子は、前記アクチュエータ用圧電素子
の前記圧電素子対の前記分極方向についてそれぞれ前記
歪を検出し、 前記制御手段は、前記アクチュエータ用圧電素子の前記
２つの圧電素子に対して、それぞれの分極方向について
の前記歪を打ち消す大きさの機械的エネルギーを生じさ
せる制御を行うことを特徴とする磁気共鳴イメージング
装置。 5. A magnetic resonance imaging apparatus according to claim 4.
The actuator piezoelectric element is
Both are a pair of piezoelectric elements, and the polarization directions of the two piezoelectric elements forming the piezoelectric element pair.
Is the holding member to which it is attached.
Parallel to the plane, but oriented in directions that intersect each other
The detecting piezoelectric element is the actuator piezoelectric element.
The polarization direction of the piezoelectric element pair of
Detecting strain, the control means controls the piezoelectric element for the actuator.
For two piezoelectric elements, for each polarization direction
Generates mechanical energy of a magnitude that cancels the strain of
Resonance imaging characterized by performing control
apparatus.
ジング装置において、前記保持部材は、円筒状であり、
前記傾斜磁場コイルは、該保持部材に沿って配置され、
前記圧電素子対は、前記保持部材の前記傾斜磁場コイル
が配置されている部分に取り付けられ、 前記圧電素子対を構成する前記２つの圧電素子の前記分
極方向は、前記保持部材の軸方向および円周方向にそれ
ぞれ向けられていることを特徴とする磁気共鳴イメージ
ング装置。 6. A magnetic resonance image according to claim 1 or 5.
In the singing device, the holding member has a cylindrical shape,
The gradient coil is arranged along the holding member,
The piezoelectric element pair is the gradient magnetic field coil of the holding member.
Of the two piezoelectric elements that are attached to a portion where the
The polar direction is the axial direction and the circumferential direction of the holding member.
Magnetic resonance image characterized by being directed to each
Equipment.
る静磁場発生手段と、前記空間に傾斜磁場を発生する傾
斜磁場発生手段と、前記検査対象からの磁気共鳴信号を
使って前記検査対象の物理的性質を表す画像を得る画像
再構成手段とを備えた磁気共鳴イメージング装置におい
て、 前記傾斜磁場発生手段は、前記静磁場中に配置され、傾
斜磁場を発生させる傾斜磁場コイルと、この傾斜磁場コ
イルを保持する保持部材と、該保持部材に取り付けられ
た少なくとも一組の圧電素子対とを備え、 前記圧電素子対を構成する２つの圧電素子は、それぞれ
中間部材を介して前記保持部材に固定され、該中間部材
は、前記圧電素子の所定方向についての両端部のみを前
記保持部材に固定するものであり、前記２つの圧電素子
の前記所定方向は、互いに交差する方向に定められてい
ることを特徴とする磁気共鳴イメージング装置。 7. A static magnetic field is generated in the space in which the inspection object is placed.
Means for generating a static magnetic field and a gradient for generating a gradient magnetic field in the space.
The magnetic resonance signal from the magnetic field generation means and the inspection target
An image that is used to obtain an image representing the physical properties of the inspection target
A magnetic resonance imaging apparatus including a reconstruction means
The gradient magnetic field generating means is disposed in the static magnetic field,
A gradient magnetic field coil that generates a gradient magnetic field and this gradient magnetic field coil
And a holding member for holding the
And at least one pair of piezoelectric elements, the two piezoelectric elements forming the piezoelectric element pair are respectively
The intermediate member is fixed to the holding member via an intermediate member.
Shows only the both ends of the piezoelectric element in the specified direction.
The two piezoelectric elements to be fixed to the holding member.
The predetermined directions of are defined to intersect with each other.
A magnetic resonance imaging apparatus characterized by the following.
Priority Applications (3)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP06873294A JP3478866B2 (en) | 1994-04-06 | 1994-04-06 | Magnetic resonance imaging equipment |
| DE4432747A DE4432747C2 (en) | 1993-09-17 | 1994-09-14 | Device and method for noise reduction in an MRI scanner |
| US08/307,242 US5617026A (en) | 1993-09-17 | 1994-09-16 | Quiet magnetic resonance imaging apparatus |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP06873294A JP3478866B2 (en) | 1994-04-06 | 1994-04-06 | Magnetic resonance imaging equipment |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH07275220A JPH07275220A (en) | 1995-10-24 |
| JP3478866B2 true JP3478866B2 (en) | 2003-12-15 |
Family
ID=13382264
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP06873294A Expired - Fee Related JP3478866B2 (en) | 1993-09-17 | 1994-04-06 | Magnetic resonance imaging equipment |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP3478866B2 (en) |
Families Citing this family (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP4660173B2 (en) * | 2004-12-03 | 2011-03-30 | ジーイー・メディカル・システムズ・グローバル・テクノロジー・カンパニー・エルエルシー | Magnet system and MRI system |
-
1994
- 1994-04-06 JP JP06873294A patent/JP3478866B2/en not_active Expired - Fee Related
Non-Patent Citations (1)
| Title |
|---|
| 谷 順二 外２名，分布圧電アクチュエータによる円筒殻の振動抑制，Ｄｙｎａｍｉｃ ａｎｄ Ｄｅｓｉｇｎ Ｃｏｎｆｅｒｅｎｃｅａｐｏｓ ’９３ 機械工学・計測制御講演論文集［Ｖｏｌ．Ｂ］，日本，社団法人日本機械学会，１９９３年 ７月１９日，６５−７０ |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPH07275220A (en) | 1995-10-24 |
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Legal Events
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