JPS63132148A - 核磁気共鳴装置におけるシム電流自動調整装置 - 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】 ［産業上の利用分野］ 本発明は核磁気共鳴装置（ＮＭＲ装置）におけるシム電
流自動調整装置に関し、特に調整に必要な時間を短縮す
ることのできるシム電流自動調整装置に関する。

［従来技術］ ＮＭＲ装置では、静磁場内に置かれる試料に高周波磁場
を印加して試料中の観測核を共鳴状態にするが、その試
料が配置される周囲の静磁場の均一度が分解能に直接影
響するため、静磁場内に電流シムと呼ばれる各種補正コ
イル（シムコイル）を設置し、この電流シムに流す電流
を調節して静磁場の均一度を向上させ、分解能を高める
必要がある。

しかしながら、この電流シムの調整は、共鳴信号を観察
しながら多数の電流シムをある程度期に頼って調節する
もので、経験と熟練を要で−るものであった。

そこで、近時、Ｒ適化理論を応用し、コンピュータを用
いて各種シムコイルに供給する電流を予め定めた手順に
従って順次変化させ、最も高い分解能（ｌａ場均一度）
が得られるシムコイル電流の組合わせを自助的に求める
ようにしたシム電流自動調整装置が開発されて実用に供
されている。

この調整装置における最適化の手法は、例えば、ｎ種の
シムコイルに供給する電流■１〜Ｉｎのうち１種又はそ
れ以上の値が異なるｎ＋１個の条件で分解能を測定し、
最も分解能の低い条件を切捨てて更に新しい条件を探し
、今度はその新しい条件を含めたｎ＋１個の条件の中で
同様に最も分解能の低い点を切り捨てて更に新しい条件
を探し、これを繰り返すことにより分解能が最も高くな
る条件へ徐々に収束させようとするものである。

［発明が解決しようとする問題点］ ところが、シム電流の励磁条件を変えて分解能を測定す
る際、励磁条件を変えた直後には分解能が過渡的に大き
く変動して正しい値を示さないため、従来のシム電流自
動調整装置においては、十分長い待も時間を置いてから
分解能を測定していた。そのため、各励磁条件における
分解能の測定に時間がかかることになり、調整が終了す
るまでに長時間が必要となっていた。

本発明は上述した点に鑑みてなされたものであり、調整
に要する時間を短縮することのできるシム電流自動調整
装置を提供することを目的としている。

［問題点を解決するための手段］ この目的を達成するため、本発明は、静磁場内に配置さ
れる電流シムの励磁条件を間歇的に変化させ、その都度
静磁場の均一度に関する情報信号をサンプリングして評
価し、その評価結果に基づき所定の最適化プログラムに
従って静磁場の均一度を向上させる方向へ上記励磁条件
を収束させるようにした核磁気゛共鳴装置におけるシム
電流自動調整装置において、電流シムの励磁条件を一旦
設定した後の前記情報信号の時間的変化率を検出する手
段と、該検出手段から得られる時間的変化率が閾値と一
致又は下回ったことを検出する判別手段とを設け、該判
別手段の出力信号に基づいて前記情報信号のサンプリン
グを行うようにしたことを特徴としている。

［作用］ 上述の如く、分解能は励磁条件を変えた直後に過渡的に
変動し、その後ある値に安定するが、その安定するまで
に要する時間は、電流を変化させるシムコイルの種類や
電流の変化幅によって長い場合もあるし短い場合もあり
、一定しない。そこで、本発明では、電流シムの励磁条
件を一旦設定した後の分解能（磁場均一度）を表わす信
号の時間的変化率を検出する手段を設け、その変化率が
閾値と一致又は下回ったことを検出して分解能が安定し
たと判断し、分解能を測定する。このようにすれば最短
時間で分解能が測定でき、調整に要する時間も短縮され
る。

以下、図面に基づき本発明の一実施例を詳説する。

［実施例］ 第１図は本発明の一実箱例の構成を示す概略図である。

図においてｌｉｆ！極１の間隙中心にはＮＭＲプローブ
２が配置されており、その側壁には各種電流シムコイル
３が取付けられている。４はＮＭＲロック用八周へを発
生する発振器であり、該発振器４からの高周波は前記Ｎ
ＭＲプローブ２内のロック用送信コイルに供給され、被
測定試料に混入された又は別個に配置されたロック用試
料に照射される。それによってＮＭＲプローブ内のロッ
ク用受信コイルに発生した検出信号は、増幅器５を介し
て検波回路６．７へ送られる。検波回路６゜７には前記
発振器４からの高周波が参照信号として供給されるが、
検波回路７には９０°移相器８を介して供給される。そ
して、検波回路６から得られたＵモードＮＭＲ信号（分
散波形）、磁石の励磁コイル９に供給する電流を制御し
て磁場強度を一定に保つための励磁電源１０の制御入力
端子へ送られる。

一方、検波回路７から得られた■モード（吸収波形）Ｎ
ＭＲ信号は、△−り変換器１１を介してシム電流コント
ローラ１２へ送られる。コントローラ１２は、予め定め
られたプログラムに従って前記シムコイルに供給する電
流値を順次指示し、その指示値はＤ−Ａ変換器１３を介
して各種シムコイルへ供給される。

上記構成において、ロック用核としては、例えば重水素
核２Ｄが使用される。検波回路６から得られた２ＤのＵ
モード共鳴信号に基づいて励［源１ｏが磁場強度を制御
するため、磁場強度は一定値にロックされる。この状態
で各種シム電流を調節し磁場均一度を向上させると、検
波回路７から得られる■モード共鳴信号の強度が増して
鋭いピークとなり、分解能が向上する。前記コントロー
ラ１２は、このＶモード共鳴信号を分解能の指標として
使用し、シムに供給する電流の最適値を求めて行く。

第２図はこのコントローラ１２の詳細な構成図を示し、
１４．１５は共鳴信号を取出すゲート、１６．１７はレ
ジスタ、１８は引算回路、１つは比較回路、２０は閾値
信号発生器、２１はタイミング回路、２２はマイクロプ
ロセッサ、２３は最適化プログラムを格納した最適化回
路、２４はラッチ回路である。

第３図はコントローラ１２の動作を説明するためのタイ
ミング図で、ラッチ回路２４に保持されるシム電流指示
値が第３図（ａ）に示すように時刻ｔ１００で変化し、
シムの励磁条件が新たに設定されると、■モード共鳴信
号は例えば同図（ｂ）に示すように最初過渡的に大きく
変化してからやがて安定する。タイミング回路２１は、
予め定められている過渡的応答が収まるのに要する時間
経過した時刻ｔ１以降、第３図（ｃ）、（ｄ）に示すよ
うな所定時間間隔のサンプリング信号をゲート１４．１
５に夫々送る。このため、各ゲートを介して送られて来
る共鳴信号を保持するレジスタ１６．１７には、第３図
（ｅ）、（ｆ）に示すようなタイミングでその時々の分
解能値Ｒ＋　、Ｒ２。

・・・が交互に保持されて行く。

引算回路１８は、タイミング回路２１から送られる第３
図（ｇ＞に示す引算指令信号に基づいて上記サンプリン
グに同期して引算を行うため、その絶対値出力は同図（
ｈ）に示すようになる。この引算回路の出力は、所定時
間間隔毎の分解能の変化機（即ち分解能の時間的変化率
）を表わしている。比較回路１９はこの変化率を発生器
２０から送られる予め定められた閾値と比較しており、
変化率が閾値と一致又は下回った時点で分解能の変化が
ほぼ収まったと判断し、第３図〈ｉ〉に示すような判別
信号を発する。マイクロプロセッサ２２は、この判別信
号に基づいてその時点で最新の分解能値Ｒｔｏをレジス
タ１７から読出し、最適化回路２３へ測定結果として送
る。最適化回路２３は、この測定結果に基づき、所定の
プログラムに従って次のシム電流値を決定し、時刻ｔ２
００にラッチ回路２４へ送る。そして、この新たな条件
での分解能が全く同様にして測定され、以下同様にして
条件設定→分解能測定のステップが繰返され、シムの励
磁条件がＲ適化されて行く。

尚、上記実施例と同様の動作をコンピュータを用いてソ
フトウェア的に実施できることは言うまでもない。

又、上記実施例では、分解能の時間的変化率を２つのレ
ジスタと引算回路を用いて求めたが、分解能の時間的変
化率に対応する情報が得られればどんな方法を用いても
良い。

［効果］ 以上詳述した如く、本発明によれば、電流シムの励磁条
件を一旦設定した後の磁場均一度く分解能）の時間的変
化率を検出し、その時間的変化率が基準値と一致又は下
回ったことを検出して磁場均一度に関する測定値を得る
ようにしたため、電流シムの励磁条件を変化させた後の
磁場均一度の過渡的変動が収まった時点で即座に測定値
が得られる。そのため、固定的に十分長い待ち時間を設
けていた従来に比べ、１回１回の測定時間を短縮するこ
とが可能であり、その結果、全体の調整に要する時間を
短縮することができる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の一実施例の構成を示Ｔｊ概略図、第２
図はコントローラの構成を示す詳細図、第３図は実施例
の動作を説明するためのタイミング図である。 １：磁極　　　　　　２　：　ＮＭＲプローブ３：電流
シム　　　　４：発振器 ６．７コ検波回路　　１１　：Ａ−Ｄ変換器１２：シム
電流コントローラ １３：Ｄ−Ａ変換器　１４．１５：ゲート１６．１７：
レジスタ　１８：引綽回路１９：比較回路　　　２０：
閾値信号発生器２１：タイミング回路

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 静磁場内に配置される電流シムの励磁条件を間歇的に変
   化させ、その都度静磁場の均一度に関する情報信号をサ
   ンプリングして評価し、その評価結果に基づき所定の最
   適化プログラムに従つて静磁場の均一度を向上させる方
   向へ上記励磁条件を収束させるようにした核磁気共鳴装
   置におけるシム電流自動調整装置において、電流シムの
   励磁条件を一旦設定した後の前記情報信号の時間的変化
   率を検出する手段と、該検出手段から得られる時間的変
   化率が閾値と一致又は下回ったことを検出する判別手段
   とを設け、該判別手段の出力信号に基づいて前記情報信
   号のサンプリングを行うようにしたことを特徴とするシ
   ム電流自動調整装置。