WO2004103173A1

WO2004103173A1 - 磁気共鳴イメージング装置

Info

Publication number: WO2004103173A1
Application number: PCT/JP2004/007286
Authority: WO
Inventors: Shingo Hishikawa; Takuya Domoto; Hiroshi Takano
Original assignee: Hitachi Medical Corporation
Priority date: 2003-05-26
Filing date: 2004-05-21
Publication date: 2004-12-02
Also published as: JP4550737B2; JPWO2004103173A1

Abstract

比較的簡単な構成の傾斜磁場電源(1)を用いて、高速撮像や高画質化が可能な磁気共鳴イメージング装置が提供される。傾斜磁場電源(1)は直流交流変換手段(4、20)と、電圧分割手段(5)と、電流増幅器(8)とから構成される。直流交流変換手段(4、20)は、商用交流電源(2)から入力される交流電圧を第1の複数レベルの直流電圧に変換する。電圧分割手段(5)は直流交流変換手段(4、20)から入力された第1の複数レベルの直流電圧を第2の複数レベルの直流電圧に分割する。電流増幅器(8)は電圧分割手段(5)で分割された第2の複数レベルの直流電圧と制御手段(33)により入力される制御信号を用いて制御された電流を出力する。

Description

磁気共鳴イメージング装置技術分野

本発明は、比較的簡単な構成の傾斜磁場電源を用いて、高速撮像や高画質化を可能とした磁気共鳴ィメージング装置に関する。背景技術

従来の磁気共鳴イメージング装置の傾斜磁場電源としては、スィツチング電源が用いられ、最近の大電流化や高スル一レート化の要求からマルチレベルィンバ一夕が使用されている。そして、このマルチレベルインバー夕とリニアアンプとを直列に接続したものが知られている（例えば、特開平 7— 3 1 3 4 8 9号公報）。

なお、マルチレベルインバー夕とは、出力電流値又は電圧値が、 3値以上のィンバー夕である。発明の開示

磁気共鳴イメージング装置の傾斜磁場電源としては、高調波対策ゃ高スルーレ —ト化のための高出力電圧化と大電流化が求められている。

また、磁気共鳴ィメージング装置の傾斜磁場コィル自身の温度が上昇すると、熱膨張により歪む恐れがあるため、傾斜磁場コイルの発生熱量を抑制する観点から、低い巻線数で大電流を流す傾斜磁場コイルが採用されている。このためにも、磁気共鳴イメージング装置の傾斜磁場電源の大電流化が求められている。

特に、垂直磁場方式の磁気共鳴イメージング装置の傾斜磁場コイルの場合は、低い巻線数で大電流の方が好ましい。 '

つまり、垂直磁場方式の磁気共鳴イメージング装置の傾斜磁場コイルは、平板の銅板にコイルパターンに沿って溝を描くことによって作成される。このような傾斜磁場コイルの場合、 1 0ターンのコイルに 1 0 0 A、 1 0 Vを印加する場合と、 1 00ターンのコイルに 10A、 100Vを印加する場合とでは、電源の負荷及び発生する傾斜磁場強度は同一であるが、発生するジュール熱が異なってくる。

1 00ターンのコイルの場合は、 1 0ターンのコイルの場合と比較して、隣り合うコイル間に溝が何夕一ンも形成される分、その断面積は 10分の 1以下となる。このため、コイルの単位長当りの抵抗は、 10ターンのコイルと比較して、 1 0倍以上（（10 + α) 倍）となり、さらにコイル長は 1 0倍となるので、合わせて抵抗値は 100倍以上（（100 +100；) 倍）となる。

上述した抵抗値に基づき、発生するジュール熱を計算すると、 10ターンで 1 00 Αの場合は、 Iを電流値、 Rを抵抗値とすると、（I ²RaU 0⁴XR) となり、 1 00ターンで 1 0 Aの場合は、（I ²Rocl 0²X (1 00 + 10ひ） R) となる。ここで、（I ²R∞10⁴XR) く ( I ²R∞ 1 0²X (100 + 1 0 a) R) であるため、 1 0ターンで 10 OAの方が 100ターンで 1 OAより発熱量が少ないことが理解できる。

このようなことから、磁気共鳴ィメージング装置の傾斜磁場電源の大電流化が求められている。

しかしながら、大電流化に対応するためには、マルチレベルインパー夕が使用されるが、従来の技術においては、マルチレベルインバー夕の出力電流レベル毎に独立制御される複数の直流電源が必要であり、構成が複雑となってしまっていた。

さらに、上述した従来技術のように、マルチレベルインバー夕とリニアアンプとを直列接続したものでは、絶縁された直流電圧源が複数必要となる。傾斜磁場電源の場合には、 3次元方向のそれぞれに個別に電圧源が必要であること、並びに、リニアアンプでの損失および発熱に対する考慮を払う必要があることなどから装置の大型化を招くこととなっていた。

本発明の目的は、比較的簡単な構成の傾斜磁場電源を用いて、高速撮像や高画質化を可能とした磁気共鳴ィメージング装置を提供することである。

本発明は、上記目的を達成するため、次のように構成される。

(1) 本発明による磁気共鳴イメージング装置は、被検体の置かれる撮影空間の周囲に配置され、前記撮影空間に傾斜磁場を発生する傾斜磁場コイルと、前記傾斜磁場コイルに接続され前記傾斜磁場を発生するための電流を傾斜磁場コイルに供給する傾斜磁場電源と、前記傾斜磁場電源に接続され、前記傾斜磁場コイルに供給する前記電流を制御する制御手段とを備える。

上記磁気共鳴ィメ一ジング装置において、前記傾斜磁場電源は、商用交流電源に入力側が接続され、商用交流電源から入力される交流電圧を第 1の複数レベルの直流電圧に変換して出力側に出力する直流交流変換手段と、前記直流交流変換手段の出力側に入力側が接続され、前記直流交流変換手段で変換された第 1の複数レベルの直流電圧を前記第 1の複数レベルより数の多い第 2の複数レベルの直流電圧に分割して出力側に出力する電圧分割手段と、前記電圧分割手段の出力側及び前記制御手段に接続され、前記電圧分割手段から入力される第 2の複数レべルの直流電圧と前記制御手段より入力される制御信号に基づいて制御された電流を出力する電流増幅器とを備え、前記電流増幅器の出力側は前記傾斜磁場コイルに接続される。

( 2 ) 好ましくは、上記（1 ) において、前記電圧分割手段は、互いに直列接続される複数の半導体スィッチと、これら複数の半導体スィッチのそれぞれに並列に接続されるダイオードと、互いに並列に接続された前記半導体スィッチ及びダイオードのそれぞれに並列に接続されるとともに互いに直列に接続される複数の平滑コンデンサ（1 7 A、 1 7 B ) と、前記複数の半導体スィッチの互いの接続点と前記複数のコンデンサの互いの接続点との間に接続される電流制限素子とを備え、前記半導体スィッチは、前記制御手段により開閉制御される。

( 3 ) また、好ましくは、上記（1 ) において、前記電圧分割手段は、互いに直列接続される複数の半導体スィッチと、これら複数の半導体スィッチのそれぞれに並列に接続されるダイォードと、互いに並列に接続された前記半導体スィッチ及びダイオードのそれぞれに並列に接続されるとともに互いに直列に接続される複数の平滑コンデンザと、前記複数の半導体スィツチの互いの接続点と前記複数のコンデンサの互いの接続点との間に接続される電流制限素子と、前記平滑コンデンサのそれぞれの両端電圧を検出する電圧検出手段とを備え、前記制御手段は、前記電圧検出手段により検出された電圧に基づき、前記半導体スィッチを開閉制御する。

( 4 ) また、好ましくは、上記（1 ) において、前記電圧分割手段は、互いに直列接続される第 1の複数の半導体スィッチと、これら第 1の複数の半導体スィツチのそれぞれに並列に接続されるダイォ一ドと、互いに並列に接続された前記半導体スィッチ及びダイォードのそれぞれに並列に接続されるとともに互いに直列に接続される第 1の複数の平滑コンデンサと、前記複数の半導体スィッチの互いの接続点と前記複数の平滑コンデンサの互いの接続点との間に接続される第 1 の電流制限素子と、前記第 1の複数の平滑コンデンサのうちの一つの平滑コンデンサと並列接続され、互いに直列接続される第 2の複数の半導体スィッチと、これら第 2の複数の半導体スィッチのそれぞれに並列に接続されるダイオードと、互いに並列に接続された前記第 2の複数の半導体スィツチ及びダイォ一ドのそれぞれに並列に接続されるとともに互いに直列に接続される第 2の複数の平滑コンデンサと、前記第 2の複数の半導体スィツチの互いの接続点と前記第 2の複数の平滑コンデンサの互いの接続点との間に接続される第 2の電流制限素子とを備え、前記第 1及び第 2の複数の半導体スィツチは、前記制御手段により開閉制御される。

( 5 ) また、好ましくは、上記（1 ) において、前記電圧分割手段は、互いに直列接続される 3つの半導体スィツチと、これら 3つの半導体スィツチのそれぞれに並列に接続されるダイオードと、互いに並列に接続された前記半導体スィッチ及びダイオードのそれぞれに並列に接続されるとともに互いに直列に接続される 3つの平滑コンデンサと、前記 3つの半導体スィツチの互いの接続点と前記 3 つの平滑コンデンサの互いの接続点との間に接続される電流制限素子とを備え、前記制御手段は、前記半導体スィツチを開閉制御する。

( 6 ) また、好ましくは、上記（1 ) において、前記電圧分割手段は、互いに直列接続される第 1の複数の半導体スィツチと、これら第 1の複数の半導体スィツチのそれぞれに並列に接続されるダイオードと、前記第 1の複数の半導体スィツチと並列に接続され、互いに直列接続される第 2の複数の半導体スィッチと、これら第 2の複数の半導体スィッチのそれぞれに並列に接続されるダイオードと、前記第 1及び第 2の複数の半導体スィッチに並列に接続されるとともに互いに直 4 007286

5 列に接続される複数の平滑コンデンザと、前記第 1の複数の半導体スィツチの互いの接続点と前記複数の平滑コンデンサの互いの接続点との間に接続される第 1 のィンダクタと、前記第 2の複数の半導体スィツチの互いの接続点と前記複数の平滑コンデンサの互いの接続点との間に接続される第 2のインダク夕と、前記第 1及び第 2のインダクタが巻回される鉄心とを備え、前記半導体スィッチは、前記制御手段により開閉制御される。

( 7 ) また、好ましくは、上記（1 ) において、前記交流直流変換手段は、マルチレべルコンバ一夕である。

( 8 ) また、好ましくは、上記（1 ) において、前記交流直流変換手段は、前記交流電源に接続されるダイオードプリッジと、このダイオードプリッジの出力側に並列に接続される平滑キャパシ夕と、この平滑キャパシ夕の一方端に、その一方端が接続されるインダクタと、このインダクタの他方端に、その一方端が接続される昇圧部ダイオードと、前記平滑キャパシ夕の他方端と前記インダクタの他方端との間に接続される半導体スィツチと、この半導体スィッチと逆並列接続されるダイオードと、前記平滑キャパシ夕の他方端と前記昇圧部ダイォ一ドの他方端との間に接続される昇圧部平滑キャパシ夕とを備える。

( 9 ) また、好ましくは、上記（1 ) 〜（8 ) において、磁気共鳴イメージング装置の静磁場発生手段は、垂直方向磁場発生手段であり、前記傾斜磁場コイルは、垂直方向に互いに対向する、一対の上下コイルを備え、前記電流増幅器は、前記制御された電流を前記一対の上下コイルに供給する。

( 1 0 ) また、好ましくは、上記（9 ) において、前記電流増幅器は、 2っ備えられ、前記一対の上下コイルのそれぞれに対して、前記制御された電流を供給する。

本発明による磁気共嶋イメージング装置は、比較的簡単な構成の傾斜磁塲電源を用いて、高速撮像や高画質化が可能である。図面の簡単な説明

図 1は、本発明が適用される磁気共鳴ィメージング装置の全体概略構成図である。図 2は、磁気共鳴イメージング装置における静磁場発生部の説明図である。図 3は、本発明の第 1の実施形態である磁気共鳴イメージング装置用電源装置の構成図である。

図 4は、図 3に示した磁気共鳴イメージング装置用電源装置のマルチレベルコンバ一夕の回路図である。

図 5は、図 3に示した磁気共嶋イメージング装置用電源装置の電圧分割手段の回路図である。

図 6は、図 3に示した磁気共鳴イメージング装置用電源装置のマルチレべルインバー夕の回路図である。

図 7は、本発明の第 2の実施形態である磁気共鳴イメージング装置用電源装置の電圧分割手段の回路図である。

図 8は、本発明の第 3の実施形態である磁気共嶋イメージング装置用電源装置の電圧分割手段の回路図である。

図 9は、本発明の第 4の実施形態である磁気共嶋イメージング装置用電源装置の電圧分割手段の回路図である。

図 1 0は、本発明の第 5の実施形態である磁気共鳴イメージング装置用電源装置の電圧分割手段の回路図である。

図 1 1は、本発明の第 6の実施形態である磁気共鳴イメージング装置用電源装置の電圧分割手段の回路図である。

図 1 2は、本発明の第 6の実施形態である磁気共鳴イメージング装置用電源装置の交流直流変換器の回路図である。

図 1 3は、図 1 2に示した交流直流変換器の動作特性図である。発明を実施するための最良の形態

以下、本発明の実施形態について、添付図面を参照して説明する。

図 1は、本発明が適用される磁気共鳴イメージング装置（M R I装置）の全体概略構成図である。

図 1において、 MR I装置は、静磁場発生部 3 1、傾斜磁場発生系 3 2と、送信系 3 4と、受信系 3 5と、信号処理系 3 6と、中央処理装置（C P U) 3 7とを備えている。

静磁場発生部 3 1は、被検体 3 0の周りにその体軸方向又は体軸と直交する方向に均一な静磁場を発生させるもので、永久磁石方式又は常電導方式あるいは超伝導方式の磁場発生手段から成る。

この静磁場発生部 3 1に囲まれる磁場空間内に、傾斜磁場発生系 3 2の傾斜磁場コイル 3、送信系 3 4の高周波コイル 4 1、受信系 3 5の高周波コイル 4 1が設置される。

傾斜磁場発生系 3 2は、 X, Y， Zの 3軸方向に巻かれた傾斜磁場コイル 3と、それぞれの傾斜磁場コイル 3を駆動する傾斜磁場電源装置 1とを有している。そして、傾斜磁場発生系 3 2は、シーケンサ 3 3からの命令に従って、それぞれの傾斜磁場コイルの傾斜磁場電源装置 1を駆動することにより、 X, Υ, Zの 3軸方向の傾斜磁場 G x， G y , G zを被検体 3 0に印加する。

この傾斜磁場の加え方により被検体 3 0に対するスライス面を設定することができる。

シーケンサ 3 3は、上記被検体 3 0の生体組織を構成する原子の原子核に核磁気共鳴を起こさせる高周波磁場パルス信号を、ある所定のパルスシーケンスで繰り返し印加する。

また、シーケンサ 3 3は、 C P U 3 7の制御により動作し、被検体 3 0の断層像のデータ収集に必要な種々の命令を、送信系 3 4、傾斜磁場発生系 3 2及び受信系 3 5に送る。

送信系 3 4は、シーケンサ 3 3の制御により被検体 3 0の生体組織を構成する原子の原子核に NM Rを起こさせるために高周波磁場を照射する。

この送信系 3 4は、高周波発振器 3 8と、変調器 3 9と、高周波増幅器 4 0と、送信側の高周波コイル 4 1とを備える。

送信系 3 4において、高周波発振器 3 8から出力された高周波パルスは、シーケンサ 3 3の命令にしたがって変調器 3 9により振幅変調され、この振幅変調された高周波パルスが高周波増幅器 4 0で増幅される。そして、増幅された高周波パルスが、被検体 3 0に近接して配置された高周波コイル 4 1に供給されることにより、電磁波が被検体 3 0に照射される。受信系 3 5は、被検体 3 0に生体組織の原子核の NMRにより放出されるェコ一信号（NM R信号）を検出する。この受信系 3 5は、被検体 3 0に近接して配置された受信側の高周波コイル 4 1と、増幅器 4 2と、直交位相検波器 4 3と、 AZD変換器 4 4とを備える。

受信側の高周波コイル 4 1が検出したエコー信号は、増幅器 4 2及び直交位相検波器 4 3を介して A/D変換器 4 4に入力され、ディジタル信号に変換され、更にシーケンサ 3 3からの命令によるタイミングで直交位相検波器 4 3によりサンプリングされた二系列の収集データとされる。そして、この収集データが信号処理系 3 6に送られる。

信号処理系 3 6は、 C P U 3 7と、磁気ディスク 4 5及び磁気テープ 4 6等の記録装置と、 C R T等のディスプレイ 4 7とを備える。信号処理系 3 6は、受信系 3 5からの信号を C P Uでフーリエ変換、補正係数計算、画像再構成の処理を行い、任意断面の信号強度分布や複数の信号に適当な演算を行って得られる分布を画像化してディスプレイ 4 7に表示する。

また、信号処理系 3 6は、 C P U 3 7の機能として画像データに対し差分処理及び重み付けを行う機能を備えている。これらの処理は、 MR I装置において計測を行うことにより得られたデータに対してなされる。これらの処理選択及び設定のための手段が、 C P U 3 7の入力手段として設けられている。

また、ディスプレイ 4 7は、この信号処理系 3 6の機能に対応して、通常の画像に代わって或いは通常の画像に加えて差分画像或いは累積加算画像を表示する機能を備えている。

操作部 4 8は、各種パラメ一夕や撮像断面の設定等の操作を行うキーボード 4 9及びマウス 5 0を備えている。

図 2は、磁気共鳴イメージング装置における静磁場発生部の説明図である。図 2において、被検体 3 0が配置される撮影領域を間にして、上下に互いに対向して、磁場発生部 3 1の磁場発生用コイル 3 1 a、 3 1 bが配置される。そして、これら磁場発生用コイル 3 1 a、 3 1 bより上記撮影領域側に、上下方向に互いに対向する一対の傾斜磁場コイル 3が配置される。また、傾斜磁場コイル 3より上記撮影領域側に、上下方向に互いに対向する一対の高周波コイル（R Fコィル） 41が配置される。

これら磁場発生用コイル 31 a、 31 , 傾斜磁場コイル 3、 RFコイル 41 は、継鉄により支持される。磁場発生用コイル 31 a、 31 bは、図 2の矢印で示すように、上下方向、つまり、垂直方向に磁場を発生させている。

図 3は、図 1に示した MR I装置用の傾斜磁場電源装置 1のプロック図である。図 3において、傾斜磁場電源装置 1は、三相交流電源 2に接続され三相交流電圧を直流電圧に変換する交流直流変換器 4と、この交流直流変換器 4の出力側に接続され直流電圧を受電し、受電した直流電圧を所望の割合の分割数に分割する電圧分割手段 5と、この電圧分割手段 5によって分割された直流電圧を受電し傾斜磁場コイル 3の X軸コイル 3 A、 Y軸コイル 3B、 Z軸コイル 3 Cのそれぞれに電流を供給する電流増幅器 6 A、 6B、 6 Cと、傾斜磁場コイル 3を形成する X軸コイル 3 A、 Y軸コイル 3 B及び Z軸コイル 3 Cとを備える。

そして、傾斜磁場電源装置 1は、三相交流電源 2から電力が供給され、負荷である傾,钭磁場コイル 3に電流を供給する。

交流直流変換器 4は、マルチレベルコンパ一夕 7を備える。マルチレベルコンバー夕とは、出力電流値又は電圧値が、 3値以上のコンバータである。

次に、このマルチレベルコンバータ 7の一例として 3レベルコンバータの回路構成について図 4を参照して説明する。

図 4において、マルチレベルコンバータ 7は、図 3に示した三相交流電源 2の電圧源 Eu、 Ev、 Ewと接続された電流制限素子、ここではリアクトル L u、 Lv、 Lwと、アーム 10A〜1 OFとを備える。リアクトル Luは、アーム 1 10A、 10 Bと接続され、リアクトル Lvは、アーム 10C、 10Dと接続され、リアクトル Lwは、ァ一ム 10E、 1 OFと接続される。

各アーム 10A〜1 OFは、互いに直列接続された MOSFETからなる半導体スィッチ SA、 SBと、これら半導体スィッチ SA、 SBのそれぞれに逆並列接続されたダイオード DA、 DBとを備える。そして、アーム 10A〜10Fはフルブリッジ接続され、互いに直列接続されたアーム 1 OAと 10 Bと、互いに直列接続されたアーム 10Cと 10Dと、互いに直列接続されたアーム 10 Eと 10 Fとは、並列に接続されている。また、互いに直列接続された平滑コンデンサ 11 A及び 11 Bがアームアーム 1 OAと 10 Bと並列に接続される。

アーム 1 OAの半導体スィッチ S Aと SBとの接続中点と、アーム 10Bの半導体スィツチ S Aと S Bとの接続中点との間には、互いに直列されたダイォード 12 A及び 12 Bが接続される。同様に、アーム 10Cの半導体スィッチ SAと SBとの接続中点と、アーム 10Dの半導体スィッチ S Aと SBとの接続中点との間には、互いに直列されたダイオード 12 C及び 12Dが接続され、ァ一ム 1 0 Eの半導体スィッチ S Aと SBとの接続中点と、アーム 1 OFの半導体スイツチ SAと SBとの接続中点との間には、互いに直列されたダイオード 12E及び 12 Fが接続される。

そして、ダイオード 12 Aと 12 Bの接続中点と、ダイオード 12Cと 12D の接続中点と、ダイオード 12Eと 12Fの接続中点と、平滑コンデンサ 11 A と 11 Bの接続中点とが互いに接続される。コンデンサ 11八と1 1 Bと直列回路の両端電位及び、コンデンサ 11 A、 11 Bそれぞれの両端電位がマルチレべルコンバータ 7の出力電圧となる。

ここで、アーム 1 OAの半導体スィッチ SA、 SBを、コントローラ（CPU 37、シーケンサ 33) からの指令信号に従って、導通させることにより、ァーム 10A、 106間の電位£ 11 3が、図 4におけるマルチレベルコンバータ 7の上方の出力端に +E cの電圧を出力している。また、アーム 1 OAの半導体スィツチ SBおよびアーム 10 Bの半導体スィッチ S Aを導通させることによって、マルチレベルコンバ一夕 7の中間の出力端に E c 0 = 0の電圧を出力する。

さらに、アーム 10 Bの半導体スィッチ S A、 S Bを導通させることによって、マルチレベルコンバータ 7の下方の出力端に一 E cの電圧を出力する。こうして、マルチレベルコンバータ 7は、 3レベルの電圧出力を得ている。

なお、アーム 10C、 100の間の電位£ 、アーム 10E、 1 O F間の電位 Ew aについても、電位 Eu aと同様である。

さらに、これら半導体スィッチ SA、 SBを、コントローラ（CPU37、シ —ケンサ 33) からのオンオフ指令信号に従って、 PWM変調することによって、上下アーム間の平均電圧 Eu a、 Ev a、 E w aを + E cから一 E cの間で任意の電圧として出力することができる。すなわち、上下アーム間の平均電位 Eu a、 Ev a, Ewaと三相交流電源 2 の電位 Eu、 Ev、 Ewとの差がリアクトル Lu、 Lv、 Lwに印加され、この電圧の積分値が、リアクトル L u、 Lv、 Lwに流れる電流 I u、 I v、 I wに比例する。

これらの一方方向の電流の和が出力電流 I aとなって平滑コンデンサ 11A、 1 IBに流れ込み、この電流の積分値に比例した電圧が平滑コンデンサ 1 1A、 11 Bの両端に印加される。

従って、各上下アームの動作デューティ一比を変化させることによって上下ァーム間の平均電位を制御し、これによつてリアクトルに印加する電圧および電流を制御して、出力電流および電圧を制御することが可能である。

このようなマルチレベルコンバータ 7は、出力する直流電圧を平滑コンデンサ 11A、 1 I Bによって分割し、各アーム間をダイオード 12A〜12Fで接続することによって、各アーム 10A〜1 OFの半導体スィッチ SA、 SBには分割した直流電圧分の直流電圧しか印加されない。したがって、各半導体スィッチ S A、 SBとしては耐電圧の低いものを用いても大きな出力電圧が得られる。なお、図 3に示した電流増幅器 6 A〜 6 Cは、それぞれ図 6に示したマルチレベルインバー夕 8を含んだ回路構成となっている。

次に、このマルチレべルインバ一夕 8の一例として、 5レベルインバータについて図 6を参照して説明する。

図 6において、マルチレベルインバー夕 8は、互いに直列接続された半導体スイッチ SA、 SB、 SC、 SDと、これら半導体スィッチ SA〜SDのそれぞれに逆並列接続されたダイオード DA、 DB、 DC、 DDからなるアーム; L 3 A〜 13Dを備え、これらァ一ム 13A、 13B、 13 C、 13Dはフルブリッジ接続されている。そして、マルチレベルインバー夕 8の入力端に 4つの直流電圧源 VI、 V2、 V3、 V 4が接続され、出力端 A、 Bに任意の電圧波形を出力する。

さらに、各アーム 13A〜13Dにおける逆並列接続した半導体スィッチ S A およびダイオード D Aと、逆並列接続した半導体スイッチ S Bとダイオード D B との中点接続部と、直流電圧源 VIと直流電圧源 V 2の中点との間に、ダイォード 14A〜14 Dをそれぞれ接続している。

また、各アーム 13A〜13Dにおける逆並列接続した半導体スィッチ SBおよびダイォ一ド D Bと、逆並列接続した半導体スィツチ S Cとダイオード D Cとの中点接続部と、直流電圧源 V 2と直流電圧源 V 3の中点との間に、ダイオード 15A〜15 Dをそれぞれ接続している。

さらに、各アーム 13A〜13Dにおける逆並列接続した半導体スィッチ S C およびダイオード D Cと、逆並列接続した半導体スイッチ S Dとダイオード D D との中点接続部と、直流電圧源 V 3と直流電圧源 V 4の中点との間に、ダイォ一ド 16 A〜l 6 Dをそれぞれ接続している。

ここで、アーム 13 Aの各半導体スィッチ SA〜SDを導通させることによつて、出力端 Aに入力端 E0に対して、 4Eの電圧を出力することができる。また、アーム 13 Aの各半導体スィッチ SB〜SDおよびアーム 13 Bの半導体スイツチ S Aを導通させることによって、出力端 Aに入力端 E 0に対して 3 Eの電圧を出力することができる。また、アーム 13 Aの各半導体スィッチ SC、 SDおよびアーム 13 Bの各半導体スィッチ S A、 SBを導通させることによって、出力端 Aに入力端 E 0に対して 2 Eの電圧を出力することができる。

さらに、アーム 13 Aの半導体スィッチ SDおよびアーム 13 Bの各半導体スイッチ SA、 SB、 SCを導通させることによって、出力端 Aに入力端 E0に対して Eの電圧を出力し、アーム 13 Bの各半導体スィッチ S A〜SDを導通させることによって、出力端 Aに入力端 E 0に対して 0の電圧を出力することができる。このようにして、出力端 Aに 5レベルの電圧を出力することができる。

出力端 Bについても同様であり、こうして出力端 A、 B間の電圧としては、一 4Eから + 4Eまでの 9通りの電圧を出力することができる。さらに、これら半導体スィツチ S A〜SDを PWM変調することによって、 — 4 Eから + 4Eの間で任意の電圧を出力することができる。

このようなマルチレべルインバ一夕 8は、分割した直流電圧源 V 1〜V4のそれぞれをダイオード 14A〜14D、 15A〜15D、 16A〜16Dを介して接続することによって、各半導体スィッチ SA〜SDには分割した直流電圧分の直流電圧しか印加されない。このため、各半導体スィッチ SA、 SBとしては耐電圧の低いものを用いても大きな出力電圧が得られる。

マルチレべルインバータ 8には、分割した直流電圧源が必要であり、特に MR I装置用電源、装置としては、各直流電圧源の電圧を高精度に制御する必要がある。そこで、図 3に示した交流直流変換器 4であるマルチレベルコンバータ 7と、電流増幅器 6 A〜 6 Cであるマルチレベルインバー夕 8の間に、マルチレベルコンバータ 7からの入力に対してマルチレべルインバー夕 8への出力のレベル数を増す電圧分割手段 5を用いて分割した直流電圧源を生成している。

ところで、図 3に示した傾斜磁場電源装置 1では、交流直流変換器 4に 3レべルのマルチレベルコンパ一夕 Ίを用いて、交流直流変換器 4の出力直流電圧を 2 等分するようになっており、電流増幅器 6 A〜 6 Cでは 5レベルのマルチレベルインバ一夕 8を採用しているため、 4分割された直流電圧源が必要となる。従つて、マルチレベルコンバ一夕 7とマルチレべルインバ一タ 8との間に接続した電圧分割手段 5としては、図 3に示すように入力側のレベル数が 3 (Ec、 0、 - E c) で出力側のレベル数が 5 (4E、 3 E、 2 E、 E、 0) となる。

図 3から分かるように、電圧分割手段 5は、同一構成の回路を上下二段に接続しているが、ここではその一段についてのみ説明する。

図 5は、電圧分割手段 5の一例を示す回路図である。図 5において、電圧分割手段 5は、直流電圧源 V0に接続され、出力端に電圧源 V0の電圧 Edと、その半分の電圧 1ノ2 · Edと、 0の電圧 Ed 0を出力する。このような構成の回路を上下二段に接続することによつてマルチレベルコンバ一夕からの入力レベル数 3に対してマルチレべルインバ一夕への出力のレベル数を 5に増加している。この電圧分割手段 5は、直流電圧源 V 0の上下端子間に二つの直列接続した半導体スィッチ SA、 SBと、これにそれぞれ逆並列接続したダイオード DA、 D Bを設ける。また、二つの半導体スィッチ SA、 SBの中点と直流電圧源 V0の上下端子間に出力電圧を分割するように接続した分圧コンデンサ 1 7A、 1 7 B を接続している。さらに、半導体スィッチ SA、 SBの中点と、分圧コンデンサ 1 7A、 17 Bの中点との問に電流制限素子、例えばインダク夕 1 8を接続している。

この電圧分割手段 5を上下二段に接続することによって、出力側には直列接続した直流電圧源 V0の 2倍の電圧 2 Edと、電圧 3/ 2 · Edと、電圧 Edと、電圧 1Z2 · Edとを正確に分圧して出力することができる。しかも、このような電圧分割手段 5は、半導体スィッチ SA、 SBを交互にオンさせ、その導通比を 50%とすることによって、半導体スィッチ SA、 SBの中点の平均電圧は、直流電圧源 V 0の 50 %電位になる。

電流制限手段 18に発生する電位差を無視できるならば、分圧コンデンサ 17 A、 17 Bの電圧も直流電圧源 V0の 50%電位とすることができる。こうして、交流直流変換器 4とマルチレべルインバ一夕 8との間に接続した電圧分割手段 5 によって、高精度に分圧した電圧をマルチレベルインバ一夕 8に与えることができる。

図 7は、本発明の第 2の実施形態である MR I装置用電源装置における電圧分割手段 5の回路図である。なお、この図 7の例においては、図 5に示した電圧分割手段と同等のものには同一符号を付し、詳細な説明を省略し、その相違部分について説明する。

図 7において、出力電圧を検出するために分圧コンデンサ 17 A、 17 Bに電圧検出器 18A、 18 Bがそれぞれ設けられている。また、制御回路 19が設けられている。この制御回路 19は、電圧検出器 18 A、 18Bからの検出電圧値を入力して、それぞれの電圧が等しくなるように半導体スィッチ SA、 SBの導通比を決定して半導体スィッチ SA、 SBを駆動する。

図 7に示したような構成の電圧分割手段 5によれば、図 5に示した電圧分割手段に比較して、出力電圧をさらに高精度に分割することが可能である。

なお、この第 2の実施形態では、二つの出力電圧を、電圧検出器 18A、 18 Bにより検出しているが、入力電圧と一つの出力電圧とを検出し、出力電圧の一つが入力電圧の 50%になるように制御したり、一つの出力電圧と、目標となる電圧値を入力して、出力電圧の一つが目標の電圧と等しくなるように制御することもできる。

また、上述した第 1及び第 2の実施形態では、出力電圧が入力電圧の 50%となるようにしたが、出力電圧が入力電圧の 1Z3や 1Z4、その他の分割比を目標に動作させることも可能である。さらに、制御回路 19は、 MR I装置の CPU 37が兼用してもよいし、 CP U37とは別個設けられても良い。

図 8は、本発明の第 3の実施形態である MR I装置用電源装置における電圧分割手段 5の回路図である。なお、この図 8の例においては、図 5に示した電圧分割手段との同等のものには同一符号を付し、詳細な説明を省略し、その相違部分について説明する。

図 8において、第 3の実施形態における電圧分割手段は、図 5に示した電圧分割手段の構成に加えて、半導体スィッチ SAa、 SB aと、これら半導体スイツチ SAa、 SB aに、ダイオード DA a、 DB aが、それぞれ逆並列接続されている。

つまり、図 5の例と同様に、直流電圧源 V0の電圧値 Edを 2/3 · Edと 1 /3 · Edとに分割するような容量比を持った分割コンデンサ 17八と178とを直列接続し、さらに、半導体スィッチ SA、 SBの中点と、分圧コンデンサ 1 7A、 17 Bの中点との間に電流制限素子、例えばインダクタ 18を接続している。

また、分圧コンデンサ 17 Aの両端間に、半導体スィッチ SAa、 SB aと、これに逆並列接続したダイオード DA a、 DB aを直列に接続し、コンデンサ 1 7 Aの両端電圧を二分割するように直列接続した分圧コンデンサ 17Aa、 17 B aが接続される。

さらに、半導体スィッチ SAa、 SB aの中点と、分圧コンデンサ 17 A a、 17 B aの中点との間に電流制限素子であるインダクタ 18 aが接続されている。図 8に示した電圧分割手段 5を、上下二段に接続すると、電圧分割手段 5は全体として 3レベルのマルチレベルコンバータ 7に対してレベル数を 7にしたマルチレべルインバー夕 8に接続することができ、その出力を正確に 7分割することができる。

図 9は、本発明の第 4の実施形態である MR I装置用電源装置における電圧分割手段 5の回路図である。

図 9において、電圧分割手段 5は、直流電圧源 V0に接続され、出力端に電圧源 V0の電圧 Edと、電圧 2/ 3 · Edと、電圧 1/3 · Edと、 0の電圧 Ed TJP2004/007286

16

0を出力する。そして、この [電圧分割手段 5を上下二段に接続することによってマルチレベルコンバ一夕 7からの入力レベル数 3に対してマルチレベルィンバ一夕 8への出力のレベル数を 7に増加している。

この電圧分割手段 5は、半導体スィッチ SA、 SB、 SCと、半導体スィッチ SA、 SB、 S Cのそれぞれに逆並列接続されたダイオード DA、 DB、 DCとを備え、並列接続されたスィッチ S Aとダイオード DAと、並列接続されたスィツチ S Bとダイオード D Bと、並列接続されたスィツチ S Cとダイオード D Cとは互いに直列に接続される。

そして、互いに直列接続された半導体スィツチ S A〜S Cの両端に直流電圧源 V0が接続されている。また、直流電圧源 V0を分割するように、互いに直列接続され分圧コンデンサ 17 A、 17B、 17 Cが接続されている。さらに、半導体スィッチ SA、 SBの中点と、分圧コンデンサ 17 A、 17Bの中点との間に電流制限素子であるリアクトル 18 aが接続される。また、半導体スィッチ SB、 S Cの中点と、分圧コンデンサ 17 B、 17 Cの中点との間に電流制限素子であるリアクトル 18 bが接続される。

図 9に示した電圧分割手段 5を上下二段に接続することによって、出力側には直列接続した直流電圧源 V 0の 2倍の電圧 2 E dを 7等分に正確に分割することができ、上述した第 1〜第 3の実施形態と同様の効果を得ることができる。

図 10は、本発明の第 5の実施形態である MR I装置用電源装置における電圧分割手段 5の回路図である。この図 10に示した電圧分割手段 5は、直流電圧源 V0の上下端子間に二つの直列接続した半導体スィッチ SA1、 SB 1と、これにそれぞれ逆並列接続したダイオード DA1、 DB 1を設ける。

また、直流電圧源 V 0の両端間に二つの直列接続した半導体スィツチ S A 2、 SB 2と、これらのそれぞれ逆並列接続したダイオード DA2、 DB 2を設ける。さらに、直流電圧源 V 0の両端電圧を分割するように接続した分圧コンデンサ 1 7 A、 17 Bが配置されている。

二つの半導体スィッチ SA1、 SB 1の中点と、分圧コンデンサ 17A、 17 Bの中点との間は電流制限素子、例えばインダクタ 18 Aを介して接続し、また二つの半導体スィッチ S A 2、 SB 2の中点と分圧コンデンサ 17 A、 17 Bの中点との間は電流制限秦子、例えばインダク夕 1 8 Bを介して接続している。これらのインダクタ 1 8 Aおよびインダクタ 1 8 Bは一つの鉄心 1 8 Cに巻回したものである。

この図 1 0に示した実施形態における特徴は、同一の鉄心 1 8 Cに巻回した二つのインダク夕 1 8 A、 1 8 Bを用いていることである。すなわち、図 5に示した分圧コンデンサ 1 7 A、 1 7 Bにそれぞれ並列に負荷抵抗 R 1、 R 2を接続したとき、これらの負荷抵抗 R l、 R 2抵抗値が互いに等しくないとする。このとき、インダクタ 1 8に流れる電流には直流成分が含まれているために、鉄心のあるインダクタ 1 8を用いると、その鉄心が偏磁を起こしインダクタ 1 8としての性質を失ってしまう。

これを防ぐためには、相当量の鉄心を用意するか、あるいは鉄心に十分なギヤップを設ける必要がある。いずれにしてもインダク夕 1 8の重量が大きくなつてしまうので、電圧分割手段 5を設計する場合には実用上は空心のリアクトルを採用することになる。

しかし、空心のリアクトルで必要なインダクタ 1 8を得るには、コイルの直径を大きくしたり、その巻数を増やさねばならず、巻線の損失が増加するばかりか周囲に電磁ノイズを発散してしまう。

これに対して、図 1 0に示した電圧分割手段 5のように、同一の鉄心 1 8 Cに巻回した二つのインダクタ 1 8 A、 1 8 Bとを用いて構成すると、インダク夕 1 8 A、 1 8 Bの直列接続体に供筘される電圧は正負対称の波形となり偏磁を起こすことはない。

従って、上述したように卷線の損失や周囲へ電磁ノイズを発散する心配がないので、より高出力の電圧分割手段 5を容易に実現することができる。なお、電流制限素子としては、同一の鉄心 1 8 Cに巻回したインダク夕 1 8 A、 1 8 Bとの間の漏れインダク夕ンスを利用できるものであればよい。

上述した各実施形態の説明からも分かるように、図 5に示した電圧分割手段 5 の基本的な構成要素を様々に組み合わせたり、図 5示した電圧分割手段 5における逆並列接続した半導体スィツチおよびダイォ一ドの直列段数を、図 9に示したように増減することもできる。また、図 1 0に示したように電圧分割手段 5における逆並列接続した半導体スィツチおよびダイオードの並列段数を増減したりすることによって、電圧分割手段 5を構成することができる。

このように M R I装置用電源装置として、電流増幅器 6 A〜 6 Cにマルチレべルインバ一夕 8を用い、交流直流変換器 4であるマルチレベルコンバータ 7と、電流増幅器 6 A〜 6 Cであるマルチレベルインバー夕 8との間に、マルチレベルコンバータ 7からの入力に対してマルチレべルインバ一夕 8への出力のレべノル数を増加させる電圧分割手段 5を用いて分割した直流電圧を生成するようにした。したがって、高電圧、大電流出力を低ノイズ、低リップルで実現することができると共に、高電圧出力、高電圧精度および電流を止める際の電力の回生が可能という直流電圧源への要求を満たすことができる。

しかも、従来技術のように、リニアアンプを用いる必要がないため、リニアァンプでの損矢や発熱に対して考慮する必要がなく、装置の大型化を回避することができる。

図 1 1は、本発明の第 6の実施形態である M R I装置用電源装置の回路図であり、図 3に示した実施形態と同等のものには同一符号を付している。

図 1 1において、傾斜磁場電源装置 1は、三相交流電源 2に接続して三相交流電圧を直流電圧に変換し、かつ、この直流電圧を昇圧する機能を持った交流直流変換器 2 0を用いる。この交流直流変換器 2 0の出力側に電圧分割手段 5を接続して直流電圧を所望のレベル数に分割し、電圧分割手段 5によって分割された直流電圧を電流増幅器 6 A〜 6 Cに入力する。

交流直流変換器 2 0は、図 1 2に示すように、入力側で三相交流電源 2に接続した電流制限素子、ここではリアクトル L u、 L v、 L wと、全波整流ダイォードブリッジ 2 2と、この全波整流ダイォードブリッジ 2 2の出力側に並列に接続した平滑キャパシ夕 2 3 A、 2 3 Bと、この平滑キャパシ夕 2 3 A、 2 3 Bのそれぞれに並列に接続した分圧抵钪 2 4 A、 2 4 Bと、全波整流ダイオードブリツジ 2 2の正側および負側にそれぞれ接続した昇圧コンバ一夕 2 5 A、 2 5 Bが対称の構成となるように接続されている。

この昇圧コンバータ 2 5 Aは、インダク夕 2 6 Aと、互いに並列接続されたダィォ一ド D A及び半導体スィツチ S Aと、昇圧部ダイオード 2 8 Aと、昇圧部平滑キャパシ夕 2 7 Aとを備える。

ィンダクタ 2 6 Aは、全波整流ダイォードブリッジ 2 2の正側に接続される。また、互いに並列接続されたダイォード D A及び半導体スィツチ S Aの一端は、インダクタ 2 6 Aと昇圧部ダイオード 2 8 Aとの中点に接続され、他端は、平滑キャパシタ 2 3 A、 2 3 Bの中点に接続される。

また、昇圧部ダイオード 2 8 Aは、インダク夕 2 6 Aと出力端 + E c間に接続されると共に、そのアノードはインダク夕 2 6 A側に接続され、その力ソードは出力端 + E cに接続される。

また、昇圧部平滑キャパシタ 2 7 Aは、出力端 + E cと出力端 E c 0との間に接続される。

また、昇圧コンバータ 2 5 Bは、インダクタ 2 6 Bと、互いに並列接続されたダイオード D B及び半導体スィッチ S Bと、昇圧部ダイオード 2 8 Bと、昇圧部平滑キャパシタ 2 7 Bとを備える。

ィンダクタ 2 6 Bは、全波整流ダイォ一ドブリッジ 2 2の負側に接続される。また、互いに並列接続されたダイォ一ド D B及び半導体スィツチ S Bの一端は、ィンダクタ 2 6 Bと昇圧部ダイォード 2 8 Bとの中点に接続され、他端は、平滑キャパシタ 2 3 A、 2 3 Bの中点に接続される。

また、昇圧部ダイオード 2 8 Bは、インダク夕 2 6 Bと出力端— E c間に接続されると共に、その力ソードはインダクタ 2 6 B側に接続され、そのアノードは出力端一 E cに接続される。

また、昇圧部平滑キャパシタ 2 7 Bは、出力端一 E cと出力端 E c 0との間に接続される。

上述した昇圧コンパ一夕 2 5 Aの動作を図 1 3に示す。

図 1 3において、 MO D E 1の時刻 t 2において半導体スィッチ S Aを導通させると、平滑キャパシ夕 2 3 Aからインダクタ 2 6 A、インダクタ 2 6 Aから半導体スィッチ S A、半導体スィッチ S Aから平滑キャパシ夕 2 3 Aのループで単調増加の電流が流れ、インダクタ 2 6 Aにエネルギーが蓄積される。

任意の時刻 t 3に、半導体スィッチ S Aを遮断すると、電流は平滑キャパシ夕 2 3 Aからインダクタ 2 6 A、インダク夕 2 6 Aから昇圧部ダイオード 2 8 A、 2004/007286

20 昇圧部ダイォ一ド 2 8 Aから昇圧部平滑キャパシ夕 2 7 A、昇圧部平滑キャパシタ 2 7 Aから平滑キャパシ夕 2 3 Aに流れる。

この時刻 t 3から、昇圧部平滑キャパシタ 2 7 Aに電流が流れることにより、 MO D E 2に示すように昇圧部平滑キャパシ夕 2 7 Aが充電されてその電圧が上昇する。このとき、電流は単調減少となり、この電流が時刻 t 4でゼロになると、昇圧部ダイオード 2 8 Aがオフ状態になることから電流が流れなくなり、 MO D E 3に示すように平滑キャパシ夕 2 7 Aの充電が終了する。

昇圧部平滑キャパシ夕 2 7 Aの充電量は、半導体スィッチ S Aのオン時間に比例するので、半導体スィッチ S Aのオン時間を制御しながら動作を周期的に繰り返すことにより、昇圧部平滑キャパシ夕 2 7 Aの電圧を制御することができる。図 1 2に示した昇圧コンバータ 2 5 Bも、昇圧コンバータ 2 5 Aと同様の動作を行い、半導体スィッチ S Aと独立に半導体スィッチ S Bを制御することにより、昇圧部平滑キャパシタ 2 7 Bの電圧を昇圧部平滑キャパシタ 2 7 Aと独立に制御することができる。

平滑キャパシ夕 2 3 Aと平滑キャパシタ 2 3 Bと電圧分担は、それぞれのキヤパシ夕や分圧抵抗 2 4 A、 2 4 Bのインピーダンス比によって概ね決まるが、負荷の状態によっても変動する。

しかし、上述したように、インダク夕 2 6 A、 2 6 Bと、半導体スィッチ S A、 S Bと、昇圧部ダイオード 2 8 A、 2 8 Bなどを備える昇圧コンパ一夕 2 5 A、 2 5 Bを設けることにより、分圧比が変動しても昇圧コンバータ 2 5 A、 2 5 B の制御動作により、昇圧部平滑キャパシ夕 2 7 Aと昇圧部平滑キャパシ夕 2 7 B の電圧変動を抑えることができる。その結果、分割された直流電源を一定に保つことができる。

なお、上述した各実施形態における MR I装置用電源装置は、図 3に示した電流増幅器 6 A〜 6 Cとしてのマルチレべルインバ一夕 8を 5レベルのものとして説明し、直流変換器 4としてのマルチチレベルコンバータ 7を 3レベルのものとして説明したが、これに限定するものではない。

電流増幅器 6 A〜 6 Cとしてのマルチレべルインバー夕 8は 3レベル以上であれば良く、レベル数が多いほど高電圧出力化および低ノイズ化が可能となるが、半導体素子数が増加し大型化する傾向になる。

また、半導体スィッチ S A、 S Bに、 MO S F F Tを用いたが、これに限らず、バイポーラトランジスタ、 I G B T、 G T〇、サイリス夕などを用いても良い。さらに、交流直流変換器 4としては、マルチレベルのものや図 1 2に示した昇圧コンバータ 2 5 A、 2 5 Bを用いることが望ましいが、これらに限るものではない。また、上述した実施形態では、マルチレベルコンバータ 7を三相交流電源 2 に接続したものを説明したが、単相交流電源に接続される場合であっても本発明を適用することができる。

また、図 2に示したように、本願発明を、垂直磁場発生方式の MR I装置に適用する場合には、図 3及び図 1 1に示した例において、傾斜磁塲コイル 3を上下方向それぞれに配置するか、マルチレべルインバ一夕 8及び傾斜磁場コイル 3を上下方向それぞれに配置する必要がある。産業上の利用可能性

以上説明したように、本発明の磁気共鳴イメージング装置によれば、比較的簡単な構成の傾斜磁場電源を用いて、高速撮像や高画質化が可能である。

Claims

請求の範囲

1. 被検体（30) の置かれる撮影空間の周囲に配置され、前記撮影空間に傾斜磁場を発生する傾斜磁場コイル（3) と、前記傾斜磁場コイル（3) に接続され前記傾斜磁場を発生するための電流を傾斜磁場コイル（3) に供給する傾斜磁場電源（1) と、前記傾斜磁場電源（1) に接続され、前記傾斜磁場コイル

(3) に供給する前記電流を制御する制御手段（33) を備えた磁気共鳴ィメ一ジング装置において、

前記傾斜磁場電源（1) は、

商用交流電源（2) に入力側が接続され、商用交流電源から入力される交流電圧を第 1の複数レベルの直流電圧に変換して出力側に出力する直流交流変換手段 (4、 20) と、

前記直流交流変換手段（4、 20) の出力側に入力側が接続され、前記直流交流変換手段（4、 20) で変換された第 1の複数レベルの直流電圧を前記第 1の複数レベルより数の多い第 2の複数レベルの直流電圧に分割して出力側に出力する電圧分割手段（5) と、

前記電圧分割手段（5) の出力側及び前記制御手段（33) に接続され、前記電圧分割手段（5) から入力される第 2の複数レベルの直流電圧と前記制御手段 (33) により入力される制御信号に基づいて制御された電流を出力する電流増幅器（8) と、

を備え、前記電流増幅器（8) の出力側は前記傾斜磁場コイル（3) に接続されることを特徴とする磁気共鳴イメージング装置。

2. 請求項 1記載の磁気共鳴イメージング装置において、前記電圧分割手段 (5) は、互いに直列接続される複数の半導体スィッチ（SA、 SB) と、これら複数の半導体スィッチ（SA、 SB) のそれぞれに並列に接続されるダイォード（DA、 DB) と、互いに並列に接続された前記半導体スィッチ及びダイォ一ド（（SA、 DA)、（SB、 DB)) のそれぞれに並列に接続されるとともに互いに直列に接続される複数の平滑コンデンサ（17A、 17B) と、前記複数の半導体スィッチの互いの接続点と前記複数のコンデンサの互いの接続点との間に接続される電流制限素子（18) とを備え、前記半導体スィッチは、前記制御手段 (19、 33) により開閉制御されることを特徴とする磁気共鳴イメージング装置。

3. 請求項 1記載の磁気共鳴イメージング装置において、前記電圧分割手段 (5) は、互いに直列接続される複数の半導体スィッチ（SA、 SB) と、これら複数の半導体スィッチ（SA、 SB) のそれぞれに並列に接続されるダイォ一ド（DA、 DB) と、互いに並列に接続された前記半導体スィッチ及びダイォード（（SA、 DA)、 (SB, DB)) のそれぞれに並列に接続されるとともに互いに直列に接続される複数の平滑コンデンサ（17A、 17B) と、前記複数の半導体スィッチの互いの接続点と前記複数のコンデンサの互いの接続点との間に接続される電流制限素子（18) と、前記平滑コンデンサ（17A、 17B) のそれぞれの両端電圧を検出する電圧検出手段（18A、 18B) とを備え、前記制御手段（19、 33) は、前記電圧検出手段（18A、 18B) により検出された電圧に基づき、前記半導体スィッチ（SA、 SB) を開閉制御することを特徴とする磁気共鳴ィメージング装置。

4. 請求項 1記載の磁気共鳴イメージング装置において、

前記電圧分割手段（5) は、

互いに直列接続される第 1の複数の半導体スィッチ（SA、 SB) と、これら第 1の複数の半導体スィッチ（SA、 SB) のそれぞれに並列に接続されるダイオード（DA、 DB) と、互いに並列に接続された前記半導体スィッチ及びダイオード（（SA、 DA)、（SB、 DB)) のそれぞれに並列に接続されるとともに互いに直列に接続される第 1の複数の平滑コンデンサ（17A、 17B) と、前記複数の半導体スィッチの互いの接続点と前記複数の平滑コンデンサの互いの接続点との間に接続される第 1の電流制限素子（18) と、

上記第 1の複数の平滑コンデンサ（17A、 17 B) のうちの一つの平滑コンデンサ（17A) と並列接続され、互いに直列接続される第 2の複数の半導体スイッチ（SAa、 SB a) と、

これら第 2の複数の半導体スィッチ（SAa、 SB a) のそれぞれに並列に接続されるダイオード（DAa、 DB a) と、互いに並列に接続された前記第 2の複数の半導体スィッチ及びダイオード（（SAa、 DAa)、 (SB a, DB a)) のそれぞれに並列に接続されるとともに互いに直列に接続される第 2の複数の平滑コンデンサ（17Aa、 17 B a) と、前記第 2の複数の半導体スィッチの互いの接続点と前記第 2の複数の平滑コンデンサの互いの接続点との間に接続される第 2の電流制限素子（18 a) と、

を備え、前記第 1及び第 2の複数の半導体スィッチ（SA、 SB、 SAa、 S B a) は、前記制御手段（19、 33) により開閉制御されることを特徴とする磁気共鳴イメージング装置。 .

5. 請求項 1記載の磁気共鳴イメージング装置において、前記電圧分割手段 (5) は、互いに直列接続される 3つの半導体スィッチ（SA、 SB、 S C) と、これら 3つの半導体スィッチ（SA、 SB、 S C) のそれぞれに並列に接続されるダイオード（DA、 DB、 DC) と、互いに並列に接続された前記半導体スィツチ及びダイオード（（SA、 DA)、（SB、 DB)、（SC、 DC)) のそれぞれに並列に接続されるとともに互いに直列に接続される 3つの平滑コンデンサ（ 1 7A、 17B、 17 C) と、前記 3つの半導体スィッチ（SA、 SB、 S C) の互いの接続点と前記 3つの平滑コンデンサ（17 A、 17B、 17C) の互いの接続点との間に接続される電流制限素子（18A、 18B) とを備え、前記制御手段（19、 33) は、前記半導体スィッチ（SA、 SB、 SO を開閉制御することを特徴とする磁気共鳴ィメ一ジング装置。

6. 請求項 1記載の磁気共鳴イメージング装置において、

前記電圧分割手段（5) は、

互いに直列接続される第 1の複数の半導体スィッチ（SA1、 SB 1) と、これら第 1の複数の半導体スィッチ（SA1、 SB 1) のそれぞれに並列に接続されるダイオード（DA1、 DB 1) と、前記第 1の複数の半導体スィッチ（SA1、 SB 1) と並列に接続され、互いに直列接続される第 2の複数の半導体スィッチ（SA2、 SB 2) と、これら第 2の複数の半導体スィッチ（SA2、 SB 2) のそれぞれに並列に接続されるダィオード（DA2、 DB 2) と、

前記第 1及び第 2の複数の半導体スィッチ（S A 1、 SB 1、 SA2、 SB 2) に並列に接続されるとともに互いに直列に接続される複数の平滑コンデンサ (17 A、 17 B) と、

前記第 1の複数の半導体スィツチの互いの接続点と前記複数の平滑コンデンサの互いの接続点との間に接続される第 1のインダクタ（18A) と、

前記第 2の複数の半導体スィッチの互いの接続点と前記複数の平滑コンデンサの互いの接続点との間に接続される第 2のインダクタ（18B) と、

前記第 1及び第 2のインダクタ（18A、 18B) が巻回される鉄心（18 C) と、

を備え、前記半導体スィッチ（（SA1、 SB 1、 SA2、 SB 2)) は、前記制御手段（19、 33) により開閉制御されることを特徴とする磁気共鳴ィメージング装置。

7. 請求項 1記載の磁気共鳴イメージング装置において、前記交流直流変換手段（4、 20) は、マルチレベルコンバータ（7) であることを特徴とする磁気共鳴イメージング装置。

8. 請求項 1記載の磁気共鳴ィメ一ジング装置において、前記交流直流変換手段（4、 20) は、前記交流電源に接続されるダイオードブリッジ（22) と、このダイオードブリッジ（22) の出力側に並列に接続される平滑キャパシ夕

(23A、 23 B) と、この平滑キャパシ夕（23A、 23 B) の一方端に、その一方端が接続されるインダクタ（26A、 26 B) と、このインダク夕（26 A、 26B) の他方端に、その一方端が接続される昇圧部ダイオード（28A、 28B) と、前記平滑キャパシ夕（23A、 23 B) の他方端と前記インダクタの他方端との間に接続される半導体スィッチ（SA、 SB) と、この半導体スィツチ（SA、 SB) と逆並列接続されるダイオード（DA、 DB) と、前記平滑キャパシ夕（23A、 23 B) の他方端と前記昇圧部ダイオード（28A、 28 B) の他方端との間に接続される昇圧部平滑キャパシ夕（27A、 27 B) とを備えることを特徴とする磁気共鳴ィメージング装置。

9. 請求項 1〜 8記載の磁気共鳴イメージング装置において、磁気共鳴ィメージング装置の静磁場発生手段は、垂直方向磁場発生手段であり、前記傾斜磁場コィルは、垂直方向に互いに対向する、一対の上下コイルを備え、前記電流増幅器

(8) は、前記制御された電流を前記一対の上下コイルに供給することを特徴とする磁気共鳴イメージング装置。

10. 請求項 9記載の磁気共鳴イメージング装置において、前記電流増幅器 (8) は、 2つ備えられ、前記一対の上下コイルのそれぞれに対して、前記制御された電流を供給することを特徴とする磁気共鳴イメージング装置。