JP2762279B2 - 核磁気共鳴装置 - Google Patents
核磁気共鳴装置Info
- Publication number
- JP2762279B2 JP2762279B2 JP63247081A JP24708188A JP2762279B2 JP 2762279 B2 JP2762279 B2 JP 2762279B2 JP 63247081 A JP63247081 A JP 63247081A JP 24708188 A JP24708188 A JP 24708188A JP 2762279 B2 JP2762279 B2 JP 2762279B2
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- Japan
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- voltage
- output
- gradient
- fet
- shunt resistor
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Description
【発明の詳細な説明】 （産業上の利用分野） 本発明は勾配磁場コイルに電流を供給するプッシュプ
ル増幅回路を構成する出力素子の発熱による破壊を防止
する核磁気共鳴装置に関する。
ル増幅回路を構成する出力素子の発熱による破壊を防止
する核磁気共鳴装置に関する。
（従来の技術） 原子核を静磁場中におくと、原子核は磁界の強さと原
子核の種類によって異なる定数に比例した角速度で歳差
運動をする。この静磁場に垂直な軸に前記周波数の高周
波回転磁場を印加すると磁気共鳴が起こり、前記定数を
有する特定の原子核の集団は共鳴条件を満足する高周波
磁場によって準位間の遷移を生じ、エネルギー準位の高
い方の準位に遷移する。共鳴後高い準位へ励起された原
子核は低い準位へ戻ってエネルギーの放射を行う。核磁
気共鳴撮像装置（以下MRIという）は、この特定の原子
核による核磁気共鳴（以下NMRという）現象を観察して
被検体の断層像を撮像する装置である。
子核の種類によって異なる定数に比例した角速度で歳差
運動をする。この静磁場に垂直な軸に前記周波数の高周
波回転磁場を印加すると磁気共鳴が起こり、前記定数を
有する特定の原子核の集団は共鳴条件を満足する高周波
磁場によって準位間の遷移を生じ、エネルギー準位の高
い方の準位に遷移する。共鳴後高い準位へ励起された原
子核は低い準位へ戻ってエネルギーの放射を行う。核磁
気共鳴撮像装置（以下MRIという）は、この特定の原子
核による核磁気共鳴（以下NMRという）現象を観察して
被検体の断層像を撮像する装置である。
このMRIにおいてNMRイメージングを行うためのパルス
シーケンスを説明する。第３図は通常用いられるパルス
シーケンスの図である。（イ）図においてx,y,z軸にそ
れぞれGx,Gy,Gzの磁場を与え、高周波磁場をｘ軸に印加
する状態を示している。（ロ）図はそれぞれの磁場を印
加するタイミングを示す図である。図において、１はス
ライス勾配２によって特定されるスライス面内の原子核
を選択的に励起するための励起パルス、２′はスライス
勾配２により乱れた位相を元に戻すためのGz-勾配、３
はスピンの位相を乱れさせて反転パルス４で反転させる
ためのディフェーズ勾配である。この期間にワープ勾配
５を印加してｙ方向の位置に比例してスピンの位相をず
らせており、毎周期異なる強度の勾配を加えている。反
転パルス４により磁気モーメントを揃え、その後に現れ
るSE信号６を観察する。期間４ではｘ軸にリード勾配７
に印加する。これは乱れた位相を揃え、SE信号６を生じ
させるための勾配磁場で、ディフェーズ勾配３とリード
勾配７の面積が等しくなったところにSE信号６が現れ
る。
シーケンスを説明する。第３図は通常用いられるパルス
シーケンスの図である。（イ）図においてx,y,z軸にそ
れぞれGx,Gy,Gzの磁場を与え、高周波磁場をｘ軸に印加
する状態を示している。（ロ）図はそれぞれの磁場を印
加するタイミングを示す図である。図において、１はス
ライス勾配２によって特定されるスライス面内の原子核
を選択的に励起するための励起パルス、２′はスライス
勾配２により乱れた位相を元に戻すためのGz-勾配、３
はスピンの位相を乱れさせて反転パルス４で反転させる
ためのディフェーズ勾配である。この期間にワープ勾配
５を印加してｙ方向の位置に比例してスピンの位相をず
らせており、毎周期異なる強度の勾配を加えている。反
転パルス４により磁気モーメントを揃え、その後に現れ
るSE信号６を観察する。期間４ではｘ軸にリード勾配７
に印加する。これは乱れた位相を揃え、SE信号６を生じ
させるための勾配磁場で、ディフェーズ勾配３とリード
勾配７の面積が等しくなったところにSE信号６が現れ
る。
これらの勾配磁場のための従来の電源装置（以下GPS
という）を第２図に示す。図において、11は前記の勾配
磁場を発生するためのコイルで、指令電圧を受けたコン
トロール回路12の制御によりドライバ13はFET14を、ド
ライバ15はFET16を駆動してコイル11に勾配磁場電流を
流している。勾配磁場電流によりシャント抵抗17の両端
に生じた電圧降下はコントロール回路12にフィーバック
される。FET14とFET16はAB級のプッシュプル電力増幅器
を構成している。このGPSは一般に約100Aに近い電流を
出力することが求められ、又、勾配磁場を形成するパル
ス電流は高いスルーレートを要求されるので、その出力
部であるFET14,16の発熱は非常に大きくなる。従来、FE
T14,16の発熱による破壊を防止するためシャント抵抗17
からのFET電流に比例した電圧のフィードバックを平均
して、予め定めた限度値を超えたときに出力を停止する
ようにしていた。
という）を第２図に示す。図において、11は前記の勾配
磁場を発生するためのコイルで、指令電圧を受けたコン
トロール回路12の制御によりドライバ13はFET14を、ド
ライバ15はFET16を駆動してコイル11に勾配磁場電流を
流している。勾配磁場電流によりシャント抵抗17の両端
に生じた電圧降下はコントロール回路12にフィーバック
される。FET14とFET16はAB級のプッシュプル電力増幅器
を構成している。このGPSは一般に約100Aに近い電流を
出力することが求められ、又、勾配磁場を形成するパル
ス電流は高いスルーレートを要求されるので、その出力
部であるFET14,16の発熱は非常に大きくなる。従来、FE
T14,16の発熱による破壊を防止するためシャント抵抗17
からのFET電流に比例した電圧のフィードバックを平均
して、予め定めた限度値を超えたときに出力を停止する
ようにしていた。
（発明が解決しようとする課題） しかし、実際に起こるFET14,16の発熱はFETにおいて
消費される次式の電力Ｑによって生ずるものである。
消費される次式の電力Ｑによって生ずるものである。
Ｑ＝Ｉ（Vcc−IR−Ｌ・dI/dt） ……（１） （１）式において、Vcc＞＞IR＋Ｌ・dI/dtのときだけ電
流値が電力Q,延いてはFETの発熱に比例しているといえ
るため完全な保護は困難であった。又、コイル11及びシ
ャント抵抗17による負荷条件が変わるとFET14,16の発熱
も変化するが、それに適切に対応することができなかっ
た。
流値が電力Q,延いてはFETの発熱に比例しているといえ
るため完全な保護は困難であった。又、コイル11及びシ
ャント抵抗17による負荷条件が変わるとFET14,16の発熱
も変化するが、それに適切に対応することができなかっ
た。
本発明は上記の点に鑑めてなされたもので、その目的
は、出力素子の発熱を正確に知る核磁気共鳴装置を提供
ことにある。
は、出力素子の発熱を正確に知る核磁気共鳴装置を提供
ことにある。
（課題を解決するための手段） 前期の課題を解決する本発明は、勾配磁場コイルと、
勾配磁場コイルに電流を供給する増幅回路と、勾配コイ
ルのシャント抵抗と、増幅回路における出力素子の発熱
を知るためにシャント抵抗の電圧を検出する手段を備え
た核磁気共鳴装置において、前記出力素子の出力電圧を
検出する手段を備えたことを特徴とするものである。
勾配磁場コイルに電流を供給する増幅回路と、勾配コイ
ルのシャント抵抗と、増幅回路における出力素子の発熱
を知るためにシャント抵抗の電圧を検出する手段を備え
た核磁気共鳴装置において、前記出力素子の出力電圧を
検出する手段を備えたことを特徴とするものである。
（作用） 切り替え手段はプッシュプル増幅回路の一方の出力素
子の端子電圧と他方の出力素子の端子電圧とを入力毎に
切り替えて連続電圧出力とし、コイル電流に比例するシ
ャント抵抗の降下電圧との積を求めて出力素子の消費電
力量を求め、出力素子の発熱状態を監視する。
子の端子電圧と他方の出力素子の端子電圧とを入力毎に
切り替えて連続電圧出力とし、コイル電流に比例するシ
ャント抵抗の降下電圧との積を求めて出力素子の消費電
力量を求め、出力素子の発熱状態を監視する。
（実施例） 以下、図面を参照して本発明の実施例を詳細に説明す
る。
る。
第１図は本発明の一実施例のGPSの回路図である。図
において、第２図と同等な部分には同一の符号を付して
ある。図中、18はFET14のドレイン，ソース間の降下電
圧を増幅してVF1を出力する増幅器、19はFET16のドレイ
ン，ソース間の降下電圧を増幅してVF2を出力する増幅
器、20は増幅器18の出力端子と増幅器19の出力端子を切
り替えて出力するアナログスイッチである。21はコイル
11とシャント抵抗17との接続点からのコイル電流に比例
した電圧を増幅してViを出力する増幅器で、その出力は
アナログスイッチ20の切り替えを制御し、更にアナログ
スイッチ20の出力電圧VFとともにアナログマルチプレク
サ22に入力されて乗算され電圧VOとして出力される。
において、第２図と同等な部分には同一の符号を付して
ある。図中、18はFET14のドレイン，ソース間の降下電
圧を増幅してVF1を出力する増幅器、19はFET16のドレイ
ン，ソース間の降下電圧を増幅してVF2を出力する増幅
器、20は増幅器18の出力端子と増幅器19の出力端子を切
り替えて出力するアナログスイッチである。21はコイル
11とシャント抵抗17との接続点からのコイル電流に比例
した電圧を増幅してViを出力する増幅器で、その出力は
アナログスイッチ20の切り替えを制御し、更にアナログ
スイッチ20の出力電圧VFとともにアナログマルチプレク
サ22に入力されて乗算され電圧VOとして出力される。
次に上記のように構成された実施例の回路の動作を説
明する。
明する。
指令電圧に従ってコントロール回路12はドライバ13と
ドライバ15に電圧を与え、ドライバ13とドライバ15は入
力電圧を電力増幅してFET14とFET16をそれぞれ駆動す
る。FET14はドライバ13からのゲート電圧入力に従って
＋Vcc電源，ドレイン，ソース，コイル11,シャント抵抗
17,接地の経路で電流を流す。次のサイクルではFET16は
ドライバ15からのゲート電圧入力に従って接地、シャン
ト抵抗17,コイル11,ドレイン，ソース，−Vcc電源の経
路で電流を流す。
ドライバ15に電圧を与え、ドライバ13とドライバ15は入
力電圧を電力増幅してFET14とFET16をそれぞれ駆動す
る。FET14はドライバ13からのゲート電圧入力に従って
＋Vcc電源，ドレイン，ソース，コイル11,シャント抵抗
17,接地の経路で電流を流す。次のサイクルではFET16は
ドライバ15からのゲート電圧入力に従って接地、シャン
ト抵抗17,コイル11,ドレイン，ソース，−Vcc電源の経
路で電流を流す。
増幅器18はFET14が“オン”時のドレイン，ソース間
電圧を増幅してアナログスイッチ20にFET14のドレイ
ン，ソース間電圧に比例した出力電圧VF1を入力する。
増幅器19はFET16が“オン“時のドレイン，ソース間電
圧を増幅してアナログスイッチ20にFET16のドレイン，
ソース間電圧に比例した出力電圧VF2を入力する。増幅
器21のシャント抵抗17の端子電圧を増幅して出力電圧Vi
をアナログマルチプレクサ22に入力すると共に、アナロ
グスイッチ20に入力して、シャント抵抗17の端子電圧が
正の時には接点をVF1側に、負の時には接点をVF2側に切
り替えさせる。アナログマルチプレクサ22はアナログス
イッチ20の出力電圧VFと増幅器21の出力電圧Viとの積を
算出する。VFはViが正のときは正、Viが負のときは負に
なっていて、その積の出力電圧VOは常にFET14及び16で
消費された電力に比例する値である。
電圧を増幅してアナログスイッチ20にFET14のドレイ
ン，ソース間電圧に比例した出力電圧VF1を入力する。
増幅器19はFET16が“オン“時のドレイン，ソース間電
圧を増幅してアナログスイッチ20にFET16のドレイン，
ソース間電圧に比例した出力電圧VF2を入力する。増幅
器21のシャント抵抗17の端子電圧を増幅して出力電圧Vi
をアナログマルチプレクサ22に入力すると共に、アナロ
グスイッチ20に入力して、シャント抵抗17の端子電圧が
正の時には接点をVF1側に、負の時には接点をVF2側に切
り替えさせる。アナログマルチプレクサ22はアナログス
イッチ20の出力電圧VFと増幅器21の出力電圧Viとの積を
算出する。VFはViが正のときは正、Viが負のときは負に
なっていて、その積の出力電圧VOは常にFET14及び16で
消費された電力に比例する値である。
V0＝Vi×VF∝IR×VF∝Ｉ×VF …（２） （２）式の電圧V0はFETの端子電圧とドレイン，ソース
間電流の積に比例しており、FET14,16の発熱に寄与する
FET消費電力に比例した値である。従ってこの出力電圧V
0を監視し、所定の値以上になったときコントロール回
路12からの出力を停止させれば、FET14,16を発熱による
破壊から防ぐことができる。
間電流の積に比例しており、FET14,16の発熱に寄与する
FET消費電力に比例した値である。従ってこの出力電圧V
0を監視し、所定の値以上になったときコントロール回
路12からの出力を停止させれば、FET14,16を発熱による
破壊から防ぐことができる。
尚、本実施例では出力素子としてｎチャンネルデプレ
ッション形FETで説明したが、本発明はこれに限定され
るものではなく、各種の出力素子を選ぶことができる。
ッション形FETで説明したが、本発明はこれに限定され
るものではなく、各種の出力素子を選ぶことができる。
（発明の効果） 以上詳細に説明したように本発明によれば、出力素子
の消費電力を正確に測定することができ、従って発熱量
を正確に測定することができるようになったので信頼性
の高い出力素子の保護が可能になる。又、負荷短絡等の
事故があった場合も、正確な発熱量を求めることができ
るので、保護機能が損なわれることがなくなり、実用上
の効果は大きい。
の消費電力を正確に測定することができ、従って発熱量
を正確に測定することができるようになったので信頼性
の高い出力素子の保護が可能になる。又、負荷短絡等の
事故があった場合も、正確な発熱量を求めることができ
るので、保護機能が損なわれることがなくなり、実用上
の効果は大きい。
第１図は本発明の一実施例の回路図、第２図は従来のGP
Sの回路図、第３図はMRIのパルスシーケンスの図であ
る。 11……コイル、12……コントロール回路 13,15……ドライバ、14,16……FET 17……シャント抵抗 18,19,21……増幅器 20……アナログスイッチ 22……アナログマルチプレクサ
Sの回路図、第３図はMRIのパルスシーケンスの図であ
る。 11……コイル、12……コントロール回路 13,15……ドライバ、14,16……FET 17……シャント抵抗 18,19,21……増幅器 20……アナログスイッチ 22……アナログマルチプレクサ
Claims (1)
- 【請求項１】勾配コイルと、 前記勾配コイルに電流を供給する出力素子を有する増幅
回路と、 前記勾配コイルのシャント抵抗と、 前記出力素子の出力電圧及び前記シャント抵抗の電圧を
検出する検出手段と、 前記出力素子の出力電圧と前記シャント抵抗の電圧とを
乗算する乗算手段とを備えたことを特徴とする核磁気共
鳴装置。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP63247081A JP2762279B2 (ja) | 1988-09-30 | 1988-09-30 | 核磁気共鳴装置 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP63247081A JP2762279B2 (ja) | 1988-09-30 | 1988-09-30 | 核磁気共鳴装置 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH0295343A JPH0295343A (ja) | 1990-04-06 |
| JP2762279B2 true JP2762279B2 (ja) | 1998-06-04 |
Family
ID=17158148
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP63247081A Expired - Lifetime JP2762279B2 (ja) | 1988-09-30 | 1988-09-30 | 核磁気共鳴装置 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP2762279B2 (ja) |
Families Citing this family (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| RU2571393C2 (ru) * | 2010-08-13 | 2015-12-20 | Конинклейке Филипс Электроникс Н.В. | Устройство и способ подачи мощности в переключаемом режиме |
Family Cites Families (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS59130115U (ja) * | 1983-02-18 | 1984-09-01 | 株式会社日立製作所 | 核磁気共鳴検査装置における傾斜磁場発生用電源 |
-
1988
- 1988-09-30 JP JP63247081A patent/JP2762279B2/ja not_active Expired - Lifetime
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPH0295343A (ja) | 1990-04-06 |
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