JPH04176440A - 磁気共鳴装置用傾斜磁場発生装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 ［発明の目的］ （産業上の利用分野） この発明は、磁気共鳴（以下ＭＲと称する）現象を利用
して被検体内の特定原子核スピン分布状態を検出する磁
気共鳴装置に係り、特に検出される特定原子核スピン分
布に対して座標軸を設定するための傾斜磁場発生装置に
関するものである。

（従来の技術） このような磁気共鳴装置の代表例について第８図を参照
して説明する。マグネットアッセンブリとして、静磁場
を発生する静磁場コイルｌと、ＭＲ倍信号誘起部位にお
ける位置情報を付与するための傾斜磁場を発生させる傾
斜磁場コイル２と、回転高周波励起信号を送信すると共
に被検者Ｐに誘起されたＭＲ倍信号受信する送受信コイ
ル３とを備えている。

静磁場コイル１には静磁場電源等を含む静磁場制御系４
を接続し、傾斜磁場コイル２のそれぞれのコイル単位２
ｘ、２ｙ、２ｚにＸ軸傾斜磁場電源５、Ｙ軸傾斜磁場電
源６並びにＸ軸傾斜磁場電源７を接続する。送受信コイ
ル３には各種の回転高周波励起信号を発生する送信器８
、および被検者ＰからのＭＲ倍信号受信する受信器９を
並列に接続する。また各電源５〜７、送信器８並びに受
信器９に対して所定のパルスシーケンス制御を実施する
シーケンサ１０を設けると共に、更に全体を制御するコ
ンピュータシステム１１を設ける。

尚、１２は被検者Ｐ内の再構成画像が表示される表示器
である。また被検者Ｐは、天板１３に載置されて静磁場
コイル１によって発生される静磁場空間に配置される。

上記した装置構成において、傾斜磁場発生部を抽出して
第９図に示す。すなわち、Ｘ軸傾斜磁場・コイル２ｘに
はＸ軸傾斜磁場電源５が、Ｙ軸傾斜磁場コイル２ｙには
Ｙ軸傾斜磁場電源６が、並びにＺ軸傾斜磁場コイル２ｚ
にはＸ軸傾斜磁場電源７がそれぞれ接続されている。ま
た、それらの傾斜磁場電源５，６．７を所定シーケンス
のもとにオン・オフ制御するシーケンサ１０が設けられ
ている。尚また、各傾斜磁場電源５．　６．　７のそれ
ぞれに、これらの電源を過電流、オーバーデユーティ、
過熱等の異常状態から保護する保護回路１４．１５．１
６が設けられている。

（発明が解決しようとした課題） すなわち、シーケンサ１０による所定のシーケンス制御
によって各傾斜磁場電源５，６．７は例えば第１０図（
ａ）に示すように、電流出力をそれぞれ発生することに
なる。その結果、各傾斜磁場電源５．６．７はそれらの
電流出力に見合ったジュール熱を発生し、第１０図（ｂ
）に示すような温度上昇結果を呈することになる。この
時各保護回路１４，１５．１６のインターロック動作レ
ベルが、例えば第１０図（ａ）において点線Ｌａ。

第１０図（ｂ）において点線Ｌｂとそれぞれ設定されて
いるとした。従って、もし各傾斜磁場電源５．６．７の
出力のうち少くともいずれか１つがインターロックレベ
ルＬａ５Ｌｂを越えたとしたと、該当する保護回路１４
，１５．１６が各電源５．６．７を一斉に停止させるよ
うに動作する。

また、各傾斜磁場電源５．６．７にそれぞれ接続された
各傾斜磁場コイル２ｘ、２ｙ、２ｚには、対応する電源
からの電流出力が供給される。従って第１１図（ａ）に
示すように、各コイルはそれぞれ供給電流出力に見合っ
て発熱し、それぞれのコイル線材およびこれらを被覆す
る絶縁材に対して、第１１図（ｂ）に示すように温度上
昇をもたらすことになる。この場合、傾斜磁場コイルの
熱時定数は一般に、傾斜磁場電源の構成部品（半導体、
トランス等）のそれよりも長い。従って、たとえ傾斜磁
場電源をその保護回路が動作しない安全領域で使用して
いても、傾斜磁場コイルの蓄熱効果によって、そのコイ
ルは第１１　図（ｂ）　ｉ：示すように、時間の経過と
ともに段階的に温度上昇させられる。

もしこの時に、傾斜磁場コイル自身の温度が第１１図（
ｂ）において、点線Ｌｃで示す耐熱限界温度レベルＬｃ
を越えることも充分に予想される。

従ってこの場合には、各傾斜磁場電源４，５．６がいず
れも正常に動作していても、限界レベルに到達した傾斜
磁場コイル２Ｘ、２ｙ、２ｚは絶縁破壊を引き起こされ
ることになる。このような絶縁破壊を防止するために、
傾斜磁場コイルによる発生熱量を予め抑制するように工
夫を加えるか、そのコイルにおける放熱効果を向上させ
る工夫を採用するか、そのコイルに対する電気絶縁材と
して耐熱性に優れたものを使用することが必要になる。

このことは結果的に、傾斜磁場コイルの性能を必要以上
に向上させることを意味し、装置の大型化とコストアッ
プをもたらすことになる。

この発明は上記した課題に鑑みてなされたもので、その
目的としたところは、傾斜磁場コイルの温度が絶縁破壊
レベルに到達する前にそのコイルへの通電を制限または
停止させることが可能な磁気共鳴装置用傾斜磁場発生装
置を提供することにある。

［発明の構成］ （課題を解決するための手段） この発明は上記目的を達成するために、磁気共鳴現象を
利用して被検体内の特定原子核スピン分布状態を検出す
る磁気共鳴装置において、前記被検体に対して傾斜磁場
を付与する傾斜磁場コイルと、この傾斜磁場コイルに対
して通電を行う電源装置と、前記傾斜磁場コイルの温度
を検知する手段と、この手段による検知温度値が前記傾
斜磁場コイルの絶縁破壊レベルを越える前に動作して前
記傾斜磁場コイルへの通電を制限または停止する手段と
からなる磁気共鳴装置用傾斜磁場発生装置である。

（作用） 傾斜磁場用電源を駆動して傾斜磁場コイルに、所定タイ
ミングのもとに通電を行う。これによって傾斜磁場コイ
ルは傾斜磁場を発生し、被検体内におけるＭＲ励起、Ｍ
Ｒ信号受信等の際の座標位置決めとして使用される。

傾斜磁場コイルにはこのコイルの温度を検知する手段が
設けられていて、時々刻々変化するその温度値を監視す
る。傾斜磁場コイルの温度値が上昇を続けて設定値を超
えると、警報保護手段が動作して傾斜磁場コイルへの通
電を制限または停止させる。

このようにして、傾斜磁場コイルの温度値はその絶縁破
壊を引き起こす一歩手前でくい止められることになる。

（実施例） この発明の一実施例の構成を第１図を参照して説明する
。同図では、ｘ、ｙ、ｚ軸の３軸分を１軸で代表して示
している。第１図において、２０は傾斜磁場コイル、２
１はこの傾斜磁場コイルを駆動するための電源、２２は
所定タイミングのもとて傾斜磁場コイル２０への通電が
行われるよう電源２１を制御するシステムコントローラ
である。

システムコントローラ２２は、傾斜磁場コイル２０の異
常加熱による損傷を防止するための保護回路２４を内蔵
している。また、傾斜磁場コイル２０の温度を検知する
温度センサ２３を設け、これの検知結果（温度値）デー
タを保護回路２２に伝送する。尚、この温度センサ２３
は必ずしも各軸の傾斜磁場コイル全てに対して設ける必
要はなく、最低限いずれか１つに設ければよい。ここで
保護回路２４の動作レベルを傾斜磁場コイル２０の熱破
壊温度を考慮した温度値Ｔｏに設定しておくものとした
。

次に上記した実施例構成の動作について第３図を追加し
て説明する。同図のフローチャートに示されているよう
に、ＭＲ像の撮影に当って、まず患者登録が実施され、
次に各種撮影条件の設定が行われて撮影開始となる。こ
の際この発明では、傾斜磁場コイル２０ａの温度が常時
監視される。

すなわち第１図において、温度センサ２３ａが傾斜磁場
コイル２０ａの温度を検知して、この検知結果をシステ
ムコントローラ２２ａに内蔵された保護回路２４ａに送
る。このシステムコントローラでは、送られてきた測温
値が設定動作レベル値以下の時には、電源２１ａに対し
て何らの警報保護信号は出力されない。

反対に温度センサ２３ａの出力値が保護回路２４ａの設
定動作レベル値を越えた場合、すなわち傾斜磁場コイル
２０ａの温度値が第１１図（ｂ）に示すように異常に上
昇した場合には、保護回路２４ａから電源２１ａに向け
て警報保護信号が出力される。これによって電源２１ａ
は傾斜磁場コイル２０ａの温度が焼損温度に達する前に
自身の電流出力を制限又は停止する。

尚この実施例では、温度センサ２３ａの出力信号をシス
テムコントローラ２２内の保護回路２４ａに伝送するよ
うになっているが、第２図に示すように保護回路２４ｂ
を電源２ｉｂ内に設け、温度センサ２３ｂの出力信号を
その保護回路２４ｂに伝送するようにしても同様の結果
が得られる。

再度第３図に戻って同実施例の動作の説明を続けると、
上述したように傾斜磁場コイルの温度が過熱状態にない
時にはＭＲ撮影を無事終了させることができる。反対に
、傾斜磁場コイルの温度が過熱状態にあることが検知さ
れた場合にはＭＲ撮影は中断され、傾斜磁場コイルの温
度か正常状態に復して後に再撮影される。

ここで上記した実施例における一構成要素である温度セ
ンサ２３の具体例について説明する。この具体例を説明
する前に、まず第４図を参照してその原理について説明
する。すなわちこの例は、一般に例えばトランス類の巻
線の温度を測定する時に利用されている、いわゆる抵抗
法と呼ばれている方法を利用する。

この方法は、言い替えると、巻線材料（一般に銅）の抵
抗値を測定し、既知の銅の抵抗温度係数を参照して巻線
温度を算出するものである。この方法を実施するために
第４図に示すように、コイル３０を流れる電流Ｉを測定
する電流検出器３１およびコイル３０の両端子間電圧Ｖ
を測定する電圧検出器３２を設ける。また、これら雨検
出器からのそれぞれの出力Ｉ、Ｖを割算（Ｖ／　Ｉ　）
する除算器３３を設け、更にまたこの割算器の出力すな
わちコイル３０の抵抗（Ｒ）信号を最終的にコイル３０
の温度信号に変換する変換器３４を設ける。

ここで、変換器３４の作用について第５図を参照して説
明する。今、コイル３０の巻線材料として、銅の抵抗値
Ｒｃｕとその温度Ｔとの間には、次式のような関係があ
る。

Ｒ＝−＝Ｒ２ｓ　ｔｌ＋α。。（Ｔ−２５℃）ｌ−＝（
１）第５図には、その関係グラフが示されている。

従ってもしコイルの抵抗値が測定できさえすれば、その
コイルの温度は第５図のグラフにおける直線りを参照す
ることによって容易に求めることができる。

次に、上記した原理に基づく温度センサの一具体例につ
いて、第６図を参照して説明する。すなわち同センサは
、傾斜磁場発生装置の構成要素である傾斜コイル２０、
電源２１、システムコントローラ２２に対して、第４図
の原理図にならって、電流検出器３１ｃ１電圧検出器３
２ｃ１除算器（サンプルホールド回路含む）３３ｃ、変
換器３４Ｃが組み込まれている。

上記構成において、除算器３３ｃによるｅｖ／ｅ１の演
算タイミングをコントロールするために、システムコン
トローラ２２から除算器３３ｃに向けて除算タイミング
信号を送るようにする。この様子を第７図に示す。すな
わち同図（ａ）にはｅ１波形、同図（ｂ）にはｅｖ波形
、同図（Ｃ）には除算タイミング信号、同図（ｄ）には
温度信号がそれぞれ示されている。システムコントロー
ラ２２から発せられる除算タイミング信号は、第７図（
Ｃ）に示されているように、第７図（ａ）のｅ１波形お
よび第７図（ｂ）のｅｖ波形に対してそれぞれ所定の遅
延（Ｄｅｆｙ）量をもたせてｅｖ／ｅＩの除算タイミン
グが、それぞれの波形のフラットトップ部で安定的に実
施されるようにしている。

尚、この発明は上記した実施例に限定されるものでな（
、この発明の要旨を変更しない範囲内で変更実施可能で
ある。例えば、傾斜磁場コイルに対する測温シーケンス
を含む過熱状況チエツクシーケンスを、サンプルホール
ド回路の使用によって撮影動作中に実施するようにして
もよく、勿論非撮影時、プリスキャン時等に実施するよ
うにしてもよい。

［発明の効果］ 以上記載したように、この発明の磁気共鳴装置用傾斜磁
場発生装置によれば、傾斜磁場コイルの温度を常時監視
し、その温度が異常過熱温度に到達する寸前に傾斜磁場
用電源を出力の抑制または停止するようにしたので、傾
斜磁場コイルの損傷を未然に防止することができる。

【図面の簡単な説明】

第１図はこの発明の一実施例の構成を示すブロック図、
第２図は同実施例の変形例の構成を示すブロック図、第
３図は同実施例の動作を説明するためのフローチャート
、第４図は同実施例中の温度センサの原理を説明するた
めの図、第５図は同原理を説明するための特性図、第６
図は同原理に基づく温度センナの一興体例の構成を示す
プロッり図、第７図は同具体例の動作を説明するための
波形図、第８図は磁気共鳴イメージング装置の代表例の
構成を示すブロック図、第９図は従来例の構成を示すブ
ロック図、第１０図および第１１図はそれぞれ同従来例
の動作を説明するための波形図である。 ２Ｑａ、２０ｂ・・・・・・傾斜磁場コイル２１ａ、２
１ｂ・・・・・・傾斜磁場電源２２ａ、２２ｂ・・・・
・・システムコントローラ２３ａ、２３ｂ・・・・・・
温度センサ２４ａ、２４ｂ・・・・・・保護回路 代理人　弁理士　　則　近　憲　佑 代理人　弁理士　　近　藤　　　猛 図面の浄書（内容に変更なし） 第１Ｉ１ 第３図 第４図 第５図 第８図 １１１９　　圀 →を 第１０図 →を 第１１図 手続補正書く方式） ％式％ １、事件の表示 平成　２年特許願第３０３８７９号 ２、発明の名称 磁気共（ｊ１％装置用傾斜磁場発生装！３、補正をする
者 事件との関イ系　　特言午出願人 （３０７）　　株式会社　東芝 ４、代理人 平成　３年　２月１２日　（発送日〉 ６、補正の対象 （１）図面　　　　　　　　　　　　　　−７、補正の
内容 願書に最初に添付した図面の浄書・別紙のとおり（内容
に変更なし） 以上

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. （１）磁気共鳴現象を利用して被検体内の特定原子核ス
   ピン分布状態を検出する磁気共鳴装置において、前記被
   検体に対して傾斜磁場を付与する傾斜磁場コイルと、こ
   の傾斜磁場コイルに対して通電を行う電源装置と、前記
   傾斜磁場コイルの温度を検知する手段と、この手段によ
   る検知温度値が前記傾斜磁場コイルの絶縁破壊レベルを
   越える前に動作して前記傾斜磁場コイルへの通電を制限
   または停止する手段とからなることを特徴とした磁気共
   鳴装置用傾斜磁場発生装置。
2. （２）前記温度検出手段が前記傾斜磁場コイルを流れる
   電流を測定する電流検出器と、前記傾斜磁場コイルに印
   加される電圧を測定する電圧検出器と、この電圧検出器
   からの出力値を分子とし、また前記電流検出器からの出
   力値を分母として除算を実施する除算器と、この除算器
   からの出力信号を温度信号に変換する変換器とで構成さ
   れていることを特徴とした請求項１に記載された磁気共
   鳴装置用傾斜磁場発生装置。