傾斜磁場電源及び磁気共鳴映像装置
【課題】 電源変圧器の一次巻き線の各相が各出力チャネルに対して担保する電力を平滑化し、出力チャネル間で出力電流や出力電圧に偏りがあっても、従来に比して安定して電力を共有することができる傾斜磁場電源装置、磁気共鳴映像置を提供すること。
【解決手段】 傾斜磁場電源装置から空間座標軸の各軸方向に対応する各傾斜磁場コイルに電流を供給することにより、静磁場空間に前記空間座標軸方向の各方向に沿って磁場が変化する傾斜磁場を形成する磁気共鳴映像装置において、前記傾斜磁場電源装置は、一次巻き線に供給された電力を複数の二次巻き線によって電流出力回路に供給する変圧器であって、二次巻き線の相数が一次巻き線の相数と同一或いは一次巻き線の相数の定数倍であり、一次巻き線の各相に対して、前記空間座標軸の各軸方向に対応する出力チャネルの二次巻き線の各相が巻かれている変圧器を有する。
【解決手段】 傾斜磁場電源装置から空間座標軸の各軸方向に対応する各傾斜磁場コイルに電流を供給することにより、静磁場空間に前記空間座標軸方向の各方向に沿って磁場が変化する傾斜磁場を形成する磁気共鳴映像装置において、前記傾斜磁場電源装置は、一次巻き線に供給された電力を複数の二次巻き線によって電流出力回路に供給する変圧器であって、二次巻き線の相数が一次巻き線の相数と同一或いは一次巻き線の相数の定数倍であり、一次巻き線の各相に対して、前記空間座標軸の各軸方向に対応する出力チャネルの二次巻き線の各相が巻かれている変圧器を有する。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
磁気共鳴映像化装置に用いられる傾斜磁場電源の変圧器等に関する。
【背景技術】
【０００２】
磁気共鳴映像装置は、固有の磁気モーメントを持つ核の集団が一様な静磁場中に置かれたときに、特定の周波数で回転する高周波磁場のエネルギーを共鳴的に吸収する現象を利用して、物質の化学的及び物理的な微視的情報を映像化し、あるいは化学シフトスペクトラムを観測する装置である。この様な磁気共鳴映像装置は、人体の解剖学的な断面図を非侵襲的に得る方法として極めて有効である。特に、骨におおわれた脳などの中枢神経系の診断装置として、広く活用されている。
【０００３】
この様な磁気共鳴映像装置においては、空間の直交軸（すなわち、ｘ，ｙ，ｚ軸）の各方向に対し磁場の強度が線形に変化する磁場（傾斜磁場）を形成するための機構として、傾斜磁場コイル、当該傾斜磁場コイルに電流を供給するための傾斜磁場電源装置等が設けられている。
【０００４】
図１０は、一般的な傾斜磁場電源装置の構成を示した図である。同図に示すように、傾斜磁場電源装置５０は、Ｘチャネル（Ｘｃｈ）の傾斜磁場電源５１、Ｙチャネル（Ｙｃｈ）の傾斜磁場電源５２、Ｚチャネル（Ｚｃｈ）の傾斜磁場電源５３を有している。また、傾斜磁場電源装置の駆動電源には、例えば３相ＡＣ４００Ｖの電力が用いられる。傾斜磁場電源装置５０に供給された３相４００Ｖの電力は、当該傾斜磁場電源装置５０内の電源変圧器（トランス）において変圧分配され、各傾斜磁場電源５１、５２、５３に供給される。各傾斜磁場電源５１、５２、５３は、制御装置からの制御に従ってそれぞれ独立に動作し、対応する座標軸方向に傾斜磁場を発生させるための傾斜磁場コイルに電流を供給する。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】特開２０００−１９９７８２号公報
【特許文献２】特開２００８−３０７３０９号公報
【特許文献３】特開平１０−５１８９号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
しかしながら、従来の傾斜磁場電源には、例えば次のような問題がある。すなわち、従来の磁気共鳴映像装置の傾斜磁場電源装置の電源変圧器は、例えば図１１に示すように、３相（Ｕ相、Ｖ相、Ｗ相）の各一次巻き線に対して、単相の二次巻き線を巻いている。この単相の二次巻き線は、例えば図１１に示すように、各チャネルに対応する二次巻き線は、Ｕ相、Ｖ相、Ｗ相の各相の間で空間的に均等に配置されない（例えば、図１１のＸチャネル（Ｘｃｈ）について見てみると、Ｗ相の一次巻き線に巻き付けられたＸチャネル（Ｘｃｈ）の二次巻き線の数は、Ｕ相、Ｖ相の一次巻き線に巻き付けられたＸチャネル（Ｘｃｈ）の二次巻き線の数に比して少ない。）。従って、Ｘチャネル（Ｘｃｈ）、Ｙチャネル（Ｙｃｈ）、Ｚチャネル（Ｚｃｈ）の各出力チャネルに対応する一次巻き線の各相の負荷に偏りができることになる。このため、特定の出力チャネルに対応する一次巻き線の各相の負荷に偏りができ、出力時の電圧変動が大きくなるという問題がある。
【０００７】
さらに、近年、出力電流値は増加する傾向にあり、傾斜磁場電源装置の電圧変動は多発し易い傾向にあると言える。このため、磁気共鳴映像装置は、出力電圧の値に応じてインターロックし、後段の回路を保護する機能を有している。しかしながら、電圧変動の幅が大きいと、電圧値がインターロックの閾値を超えるような撮像法を実施できなくなってしまう。特に、エコープラナーイメージング（ＥＰＩ：Echo Planar Imaging）の様な撮像法を実行する場合には、リードチャネルに集中的に電流が流れることになるため、特定の出力チャネルに対応する一次巻き線の各相の負荷に偏りができやすい。また、
電源変圧器の一次巻き線の各相が各出力チャネルに対して担保する電力を平準化（leveling）し、出力チャネル間で出力電流に偏りがあっても、従来に比して安定して電力を共有することができる傾斜磁場電源装置、及び当該傾斜磁場電源装置を具備する磁気共鳴映像装置を提供する。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
本発明は、上記目的を達成するため、次のような手段を講じている。
【０００９】
本実施形態に係る磁気共鳴映像装置は、傾斜磁場電源装置から空間座標軸の各軸方向に対応する各傾斜磁場コイルに電流を供給することにより、静磁場空間に前記空間座標軸方向の各方向に沿って磁場が変化する傾斜磁場を形成する磁気共鳴映像装置において、前記傾斜磁場電源装置は、一次巻き線に供給された電力を複数の二次巻き線によって電流出力回路に供給する変圧器であって、二次巻き線の相数が一次巻き線の相数と同一或いは一次巻き線の相数の定数倍であり、一次巻き線の各相に対して、前記空間座標軸の各軸方向に対応する出力チャネルの二次巻き線の各相が巻かれている変圧器を有する。
【図面の簡単な説明】
【００１０】
【図１】図１は、本実施形態に係る磁気共鳴映像装置１のブロック構成図を示している。
【図２】図２は、傾斜磁場電源装置１７の構成を説明するためのブロック図である。
【図３】図３は、傾斜磁場電源装置１７が有する変圧器１７１の構成の一例を示す図である。
【図４】図４は、実施例１を説明するための図である。
【図５】図５は、Ｘチャネル、Ｙチャネル、Ｚチャネルのそれぞれに対応する二次巻き線Ｕ相を、一次巻き線Ｕ相に対して一つずつ巻き付けた場合の二次巻き線同士の磁気結合を説明するための図である。
【図６】図６（ａ）、（ｂ）、（ｃ）は、Ｘチャネル、Ｙチャネル、Ｚチャネルのそれぞれに対応する二次巻き線Ｕ相を、一次巻き線Ｕ相に対してそれぞれ５個ずつ巻き付けた場合の二次巻き線同士の磁気結合を説明するための図である。
【図７】図７は、エコープラナーイメージング（ＥＰＩ）のスキャンシーケンスの一例を示した図である。
【図８】図８は、各相に対応する各一次巻き線に巻き付ける二次巻き線を各相５個とした場合において、各チャネルに対応させる二次巻き線を分散配置した変圧器の例である。
【図９】図９（ａ）、（ｂ）、（ｃ）は、図８に示した二次巻線の分散配置における磁気結合の様子を示した図である。
【図１０】図１０は、一般的な傾斜磁場電源装置の構成を示した図である。
【図１１】図１１は、従来の傾斜磁場電源装置の変圧器の構成を示した図である。
【発明を実施するための形態】
【００１１】
以下、本発明の実施形態を図面に従って説明する。なお、以下の説明において、略同一の機能及び構成を有する構成要素については、同一符号を付し、重複説明は必要な場合にのみ行う。
【００１２】
図１は、本実施形態に係る磁気共鳴映像装置１のブロック構成図を示している。同図に示すように、本磁気共鳴映像装置１は、静磁場磁石１１、冷却系制御部１２、傾斜磁場コイル１３、高周波送信コイル１４、高周波受信コイル１５、送信部１８、受信部１９、データ処理部２０、表示部２４を具備している。
【００１３】
静磁場磁石１１は、静磁場を発生する磁石であり、一様な静磁場を発生する。
【００１４】
冷却系制御部１２は、静磁場磁石１１の冷却機構を制御する。
【００１５】
傾斜磁場コイル１３は、静磁場磁石１１の内側に設けられ、且つ静磁場磁石１１よりも短軸であり、Ｘ、Ｙ、Ｚ軸の各軸方向毎に設けられている。各傾斜磁場コイル１３は、独立した出力チャネルを形成し、傾斜磁場電源装置１７から供給されるパルス電流を傾斜磁場に変換する。この傾斜磁場コイル１３が発生する傾斜磁場によって、信号発生部位（位置）が特定される。
【００１６】
なお、Ｚ軸方向は、本実施形態では静磁場の方向と同方向にとるものとする。また、本実施形態において、傾斜磁場コイル１３及び静磁場磁石１１は円筒形をしているものとする。また、傾斜磁場コイル１３は、所定の支持機構によって真空中に配置される。これは、静音化の観点から、パルス電流の印加によって発生する傾斜磁場コイル１３の振動を、音波として外部に伝播させないためである。
【００１７】
高周波送信コイル（ＲＦ送信コイル）１４は、被検体の撮像領域に対して、磁気共鳴信号を発生させるための高周波パルスを印加するためのコイルである。この高周波送信コイル１４は全身用RFコイルであり、例えば腹部等を撮像する場合には、受信コイルとしても使用することができる。
【００１８】
高周波受信コイル（ＲＦ受信コイル）１５は、被検体の近傍、好ましくは密着させた状態で当該被検体を挟むように設置され、被検体から磁気共鳴を受信するためのコイルである。当該高周波受信コイル１５は、一般的には、部位別に専用の形状を有する。
【００１９】
なお、図１では、高周波送信コイルと高周波受信コイルとを別体とするクロスコイル方式を例示したが、これらを一つのコイルで兼用するシングルコイル方式を採用する構成であってもよい。
【００２０】
傾斜磁場電源装置１７は、傾斜磁場を形成するためのパルス電流を発生し、各傾斜磁場コイル１３に個別に供給する。なお、この傾斜磁場電源装置１７の詳しい構成については、後述する。
【００２１】
送信部１８は、発振部、位相選択部、周波数変換部、振幅変調部、高周波電力増幅部（それぞれ図示せず）を有しており、ラーモア周波数に対応する高周波パルスを送信用高周波コイルに送信する。当該送信によって高周波送信コイル１４から発生した高周波によって、被検体の所定原子核の磁化は、励起状態となる。
【００２２】
受信部１９は、増幅部、中間周波数変換部、位相検波部、フィルタ、Ａ／Ｄ変換器（それぞれ図示せず）を有する。受信部１９は、高周波コイル１４から受信した、核の磁化が励起状態から基底状態に緩和するとき放出する磁気共鳴信号（高周波信号）に対して、増幅処理、発信周波数を利用した中間周波数変換処理、位相検波処理、フィルタ処理、Ａ／Ｄ変換処理を施す。
【００２３】
表示部２４は、磁気共鳴画像、所定の走査画面等を表示する。
【００２４】
データ処理部２０は、受信後のデータを処理して磁気共鳴画像を生成する計算機システムであり、記憶部２０１、制御部２０２、データ収集部２０３、再構成部２０４、信号補正部２０５、入力部２０７を有している。
【００２５】
記憶部２０１は、収集された磁気共鳴画像、各種スキャンシーケンスを実行するためのプログラム（例えば、エコープラナーイメージング（ＥＰＩ）を実行するためのスキャンシーケンス）等を記憶する。
【００２６】
制御部２０２は、図示していないＣＰＵ、メモリ等を有しており、システム全体の制御中枢として、本磁気共鳴映像装置を静的又は動的に制御する。特に、制御部２０は、エコープラナーイメージング（ＥＰＩ）等のスキャンシーケンスを実行する際に、傾斜磁場電源装置１７等を制御する。
【００２７】
データ収集部２０３は、受信部１９によってサンプリングされたディジタル信号を収集する。
【００２８】
再構成部２０４は、データ収集部２０３によって収集されたデータに対して、後処理すなわちフーリエ変換等の再構成等を実行し、被検体内の所望核スピンのスペクトラムデータあるいは画像データを求める。
【００２９】
入力部２０７は、オペレータからの各種指示・命令・情報をとりこむため入力装置（マウスやトラックボール、モード切替スイッチ、キーボード等）を有している。
【００３０】
表示部２４は、データ処理部２０から入力したスペクトラムデータあるいは画像データ等を表示する出力手段である。
【００３１】
（傾斜磁場電源装置）
次に、本磁気共鳴映像装置１が具備する傾斜磁場電源装置１７について詳しく説明する。
【００３２】
図２は、傾斜磁場電源装置１７の構成を説明するためのブロック図である。同図に示すように、傾斜磁場電源装置１７は、変圧器１７１、整流器１７３、Ｘｃｈ出力回路（Ｘｃｈ電力スイッチ）１７５ｘ、Ｙｃｈ出力回路（Ｙｃｈ電力スイッチ）１７５ｙ、Ｚｃｈ出力回路（Ｚｃｈ電力スイッチ）１７５ｚ、制御回路１７７を有している。
【００３３】
変圧器１７１は、一次巻き線の相数と同一相数、或いは一次巻き線の相数の定数倍の二次巻き線を有する。本実施形態においては、説明を具体的にするため、一次巻き線の相数と二次巻き線の相数とが同一である場合を例とする。各相に対応する二次巻き線は、各相の一次巻き線に対して巻かれ、出力チャネル毎に分配して配置されている。本実施形態では、説明を具体的にするために、相数をＵ相、Ｖ相、Ｗ相の３相とする場合を想定する。従って、本変圧器１７１は、例えば図３に示すように、一次巻き線Ｕ相に対してＸｃｈ出力に対応する二次巻き線Ｕ相、Ｙｃｈ出力に対応する二次巻き線Ｕ相、Ｚｃｈ出力に対応する二次巻き線Ｕ相がそれぞれ巻き付けられている。また、同様に、一次巻き線Ｖ相に対してＸｃｈ出力に対応する二次巻き線Ｖ相、Ｙｃｈ出力に対応する二次巻き線Ｖ相、Ｚｃｈ出力に対応する二次巻き線Ｖ相がそれぞれ巻き付けられ、さらに、一次巻き線Ｗ相に対してＸｃｈ出力に対応する二次巻き線Ｗ相、Ｙｃｈ出力に対応する二次巻き線Ｗ相、Ｚｃｈ出力に対応する二次巻き線Ｗ相がそれぞれ巻き付けられている。
【００３４】
なお、相数を３とする当該例に拘泥されず、一次巻き線と二次巻き線との相数が同一であれば、本発明の技術的思想は、相数がいくつであっても適用可能である。
【００３５】
整流器１７３は、変圧器１７１からの出力される交流電力から、直流電圧、直流電流を生成する。
【００３６】
Ｘｃｈ出力回路１７５ｘ、Ｙｃｈ出力回路１７５ｙ、Ｚｃｈ出力回路１７５ｚは、それぞれ制御回路１７７からの制御信号に従って、整流器１７３からの直流電力をパルス電流として所定のタイミングで対応するチャネルの傾斜磁場コイルに出力する。
【００３７】
制御回路１７７は、制御部２０２からの制御に従って、Ｘｃｈ出力回路１７５ｘ、Ｙｃｈ出力回路１７５ｙ、Ｚｃｈ出力回路１７５ｚから対応するチャネルの傾斜磁場コイルへの電流出力に関する制御を行う。
【００３８】
上述の様に、本傾斜磁場電源装置１７の変圧器１７１は、二次巻き線の相数を一次巻き線と同一（今の場合三相）とし、一次巻き線の各相に対して二次巻き線の各相を巻き付けている。従って、出力チャネル間で出力電流に偏りがあっても、一次巻き線の各相に負荷が偏ることを防止することができる。
【００３９】
なお、一次巻き線と相数を同一とする二次巻き線の配置の形態は、上記図３の例に拘泥されず、他にも種々のものか考えられる。以下、二次巻き線の配置のバリエーションについて、以下実施例に従って説明する。
【００４０】
（実施例１）
本実施例１に係る二次巻き線の配置形態は、各相に対応する各一次巻き線に巻き付ける二次巻き線を各相複数とするものである。
【００４１】
図４は、本実施例を説明するための図であり、例えば一次巻き線Ｕ相に対応して、Ｘｃｈ出力に対応する二次巻き線Ｕ相、Ｙｃｈ出力に対応する二次巻き線Ｕ相、Ｚｃｈ出力に対応する二次巻き線Ｕ相をそれぞれ５個ずつ（５回路ずつ）、同心円方向（巻き線方向）に沿って配置した例を示した図である。一次巻き線Ｖ相、一次巻き線Ｗ相に対する二次巻き線の構成も同様である。
【００４２】
この様な構成によれば、Ｕ相、Ｖ相、Ｗ相の各相に対応する各一次巻き線に対して、Ｕ相、Ｖ相、Ｗ相の各相に対応する二次巻き線が同数ずつ（図４の例では５個ずつ）巻き付けられている。この様に、Ｕ相、Ｖ相、Ｗ相の各相に対応する各一次巻き線に対して、Ｘｃｈ、Ｙｃｈ、Ｚｃｈの各出力に対応する二次巻き線の数を同数にすることで、各相の一次巻き線が各出力に対応する二次巻き線に対して担保する電力を平準化することができる。その結果、出力チャネル間で出力電流に偏りがある場合であっても、一次巻き線の負荷に偏りがなく、安定した二次側電圧を供給することができる。
【００４３】
（実施例２）
一般に、一次巻き線、二次巻き線の間の電磁的相互作用に加え、二次巻き線間においても電磁的相互作用が発生する。係る電磁的相互作用が完全でない場合、負荷が重く大きな電流を流すチャネルと、負荷が軽く大きな電流を流さないチャネルとが存在すると、負荷の軽いチャネルの二次巻き線の電圧が、許容度を超えて上昇してしまうことがある。本実施例２に係る二次巻き線の配置形態は、この問題を解決するため、各相に対応する各一次巻き線に各相に対応する二次巻き線を巻き付ける場合において、各出力チャネルに対する二次巻き線同士の磁気結合を平準化させるものである。
【００４４】
図５は、例えば一次巻き線Ｕ相に対してＸｃｈ出力に対応する二次巻き線Ｕ相、Ｙｃｈ出力に対応する二次巻き線Ｕ相、Ｚｃｈ出力に対応する二次巻き線Ｕ相をそれぞれ一つずつ巻き付けた場合の二次巻き線同士の磁気結合を説明するための図である。
【００４５】
同図に示すように、二次巻き線Ｓｙ（Ｙｃｈに対応）は一次巻き線Ｕ相の中央部に、二次巻き線Ｓｘ（Ｘｃｈに対応）は一次巻き線Ｕ相の一端側に、二次巻き線Ｓｚ（Ｚｃｈに対応）は一次巻き線Ｕ相の他端側に、それぞれ配置されている。
【００４６】
同図の二次巻き線の配置形態において、出力チャネルとしてＸチャネル（Ｘｃｈ）を選択した場合には、二次巻き線Ｓｘのみに電流が供給され、他の二つの二次巻き線Ｓｙ、Ｓｚには、電流が少ししか供給されない。従って、一次巻き線Ｕ相によって形成される磁束Ｂ１は、一次巻き線Ｕ相に対して偏在する二次巻き線Ｓｘによる磁束Ｂ２ｘと主に結合することになる。また、二次巻き線Ｓｘ−二次巻き線Ｓｚの間において、もれ磁束があると考えられる。
【００４７】
この様に二次巻き線Ｓｘにのみ偏って電流が流れる場合には、もれ磁束の影響により、例えばＺチャネルに対応する二次巻き線Ｓｚの出力電圧が意図せずに上昇することがある。これは、二次巻き線Ｓｘの電流による磁束を打ち消すべく増加した一次巻き線による磁束の増加分を相殺するために、二次巻き線Ｓｚにおいて磁束が増加するからである（すなわち、理想的には、二次巻き線Ｓｘの電流の増加による鉄芯内の磁束の増加は、１次巻き線側による磁束の増加によって打ち消される。しかしながら、実際には、二次巻き線Ｓｚの位置では、二次巻き線ＳｘとＳｚとの間のもれ磁束により、増加した１次巻き線側の磁束と二次巻き線Ｓｘの磁束とが完全に相殺されない。このため、二次巻き線Ｓｚにおいて磁束が増加し、二次巻き線Ｓｚの電圧が増加するからである。）。係る現象は、二次巻き線Ｓｚにのみ偏って電流が流れる場合にも二次巻き線Ｓｘに対して発生する（二次巻き線Ｓｙにのみ偏って電流が流れる場合には、二次巻き線Ｓｘ、Ｓｚへの距離が十分近く均等であり、影響は少ない）。
【００４８】
また、図６（ａ）、（ｂ）、（ｃ）は、図４に示した二次巻き線の配置形態（すなわち、各相に対応する各一次巻き線に巻き付ける二次巻き線を各相５個としたもの）における磁場結合を説明するための図である。同図の形態においても、一次巻き線による磁束Ｂ１は鉄心に対し広く分布しているのに対して、特定の出力チャネルに接続されている二次巻き線の磁束Ｓ２ｘ、Ｓ２ｙ、Ｓ２ｚはコイル構造により鉄心に対して局所的に分布している。このため、例えば出力チャネルとしたＸチャネルを選択した場合、図５の例と同様に、他のチャネルに対応する二次巻き線の出力電圧が上昇しることになる。
【００４９】
この様な二次巻き線Ｓｚの出力電圧の上昇は、通常意図した動作ではなく、出力電圧を不安定にする。磁気共鳴映像装置の傾斜磁場電源装置では、後段の回路保護のために出力電圧の値でのインターロックを持たせている。従って、電圧変動の幅が大きく電圧値がインターロックの閾値を越えた場合、撮像を実施することができない。この様な問題は、例えば、図７に示すようなエコープラナーイメージング（ＥＰＩ）に代表される、特定の軸方向（同図の例では、読み出し（ＲＯ）方向）に大きな電力供給を行う場合には、二次巻き線側に流す電流の各軸用二次巻き線間の偏りが大きくなるため、特に顕著である。
【００５０】
ここで、エコープラナーイメージングとは、励起用高周波パルスを印加すると同時に、スライス用傾斜磁場（ＳＥ軸）を印加してスライス面内の磁化を選択的に励起した後、再収束高周波パルスを印加してから、スライス面に平行な方向に読出し用傾斜磁場（ＲＯ軸）を複数回スイッチングさせて印加し、同時にスライス用傾斜磁場と平行で且つ読出し用傾斜磁場と直交する方向に位相エンード用傾斜磁場（ＰＥ軸）を印加する撮像シーケンスである。なお、必要に応じて、再収束高周波パルスが印加されない場合もある。
【００５１】
また、特定のチャネルに大電力を供給するイメージングシーケンスは、当然ながら、エコープラナーイメージングに拘泥されない。例えば、他の例として、高速フーリエ法、拡散強調イメージングなどを挙げることができる。高速フーリエ法は位相エンコード用傾斜磁場が読出し用勾配磁場の反転毎にパルス的に印加される点がＥＰＩ法とは異なっている。 また、拡散強調イメージングは、ＭＰＧ（Motion Probing Gradient）パルスをＥＰＩシーケンスに付加したシーケンスであり、例えばスピンエコー型のＥＰＩ法を用いる場合は再収束高周波パルスの前後にＭＰＧパルスを加えるものである。
【００５２】
これらのイメージングシーケンス等においてもより好適な映像化を実現するため、本実施例２に係る二次巻き線の配置形態では、各相に対応する各一次巻き線に対して各相の二次巻き線を、各チャネル毎でもれ磁場の発生する二次巻き線が集中しないように、空間的に分散させて配置する。
【００５３】
図８は、例えば一次巻き線Ｕ相に巻き付ける二次巻き線を各相５個とした場合において、各チャネルに対応させる二次巻き線を分散配置した変圧器の例である。同図に示すように、二次巻き線Ｓ１、Ｓ７、Ｓ１３、Ｓ４、Ｓ１０はＸチャネルに、二次巻き線Ｓ６、Ｓ１２、Ｓ３、Ｓ９、Ｓ１５はＹチャネルに、二次巻き線Ｓ１１、Ｓ２、Ｓ８、Ｓ１４、Ｓ５はＺチャネルに、それぞれ接続されている。すなわち、各チャネルの出力に対応する複数の二次巻き線は、各相に対応する各一次巻き線に対して、鉄芯の心線方向（軸方向）Ｄ１について混在するように配置される（心線方向Ｄ１について各チャネルの出力に対応する二次巻き線が少なくとも一つ配置される）ことになる。また、各チャネルの出力に対応する複数の二次巻き線は、同心円方向Ｄ２についても混在するように配置される（同心円方向Ｄ２について各チャネルの出力に対応する二次巻き線が少なくとも一つ配置される）ことになる。
【００５４】
この様な配列・接続形態を採用した場合、出力チャネルをＸチャネルとした場合の二次巻き線側の磁束Ｂ２ｘ、出力チャネルをＹチャネルとした場合の二次巻き線側の磁束Ｂ２ｙ、出力チャネルをＺチャネルとした場合の二次巻き線側の磁束Ｂ２ｚは、それぞれ図９（ａ）、（ｂ）、（ｃ）の様になる。従って、各出力チャネルに対応する二次巻き線間の漏れ磁束を心線方向Ｄ１について平準化させ、磁気結合が弱い部分を平準化させることができる。その結果、出力チャンネル間で出力電流に偏りがあっても出力の電圧変動が少なく安定した傾斜磁場電源出力を提供することができる。
【００５５】
（効果）
以上述べた構成によれば、以下の効果を得ることができる。
【００５６】
本磁気共鳴映像装置によれば、傾斜磁場電源装置に用いられる変圧器の一次巻き線、二次巻き線共に相数を同じにして、一次巻き線の各相に対して二次巻き線の各相が巻かれた構成を採用している。従って、出力チャネル間で出力電流や出力電圧に偏りがあっても、各相に対応する各一次巻き線に偏って負荷がかかることを防止することができる。その結果、一次巻き線の各相が各出力チャネルに対して担保する電力を平準化し、従来に比して安定して電力を共有することができる。
【００５７】
また、本磁気共鳴映像装置によれば、各相に対応する各一次巻き線に対して、各チャネルの出力に対応する二次巻き線の数を同心円方向について実質的に等価にすることで、各相の一次巻き線が各出力に対応する二次巻き線に対して担保する電力を平準化することができる。その結果、出力チャネル間で出力電流に偏りがある場合であっても、一次巻き線の負荷に偏りがなく、安定した二次側電圧を供給することができる。
【００５８】
さらに、本磁気共鳴映像装置によれば、各相に対応する各一次巻き線に対して、心線方向Ｄ１について各チャネルに対応する二次巻き線が少なくとも一つ配置されると共に、同心円方向Ｄ２について各チャネルに対応する二次巻き線が少なくとも一つ配置される。従って、出力チャネルに対応する二次巻き線間の漏れ磁束を心線方向について平準化させ、磁気結合が弱い部分を平準化させることができる。その結果、出力チャンネル間で出力電流に偏りがあっても出力の電圧変動が少なく安定した傾斜磁場電源出力を提供することができる。
【００５９】
なお、本発明は上記実施形態そのままに限定されるものではなく、実施段階ではその要旨を逸脱しない範囲で構成要素を変形して具体化できる。また、上記実施形態に開示されている複数の構成要素の適宜な組み合わせにより、種々の発明を形成できる。例えば、実施形態に示される全構成要素から幾つかの構成要素を削除してもよい。さらに、異なる実施形態にわたる構成要素を適宜組み合わせてもよい。
【符号の説明】
【００６０】
１…磁気共鳴映像装置、１１…静磁場磁石、１２…冷却系制御部、１３…傾斜磁場コイル、１４…高周波送信コイル、１５…高周波受信コイル、１７…傾斜磁場電源装置、１８…送信部、１９…受信部、２０…データ処理部、２４…表示部、１７１…変圧器、１７３…整流器、１７５ｘ…Ｘｃｈ出力回路、１７５ｙ…Ｙｃｈ出力回路、１７５ｚ…Ｚｃｈ出力回路、１７７…制御回路、
【技術分野】
【０００１】
磁気共鳴映像化装置に用いられる傾斜磁場電源の変圧器等に関する。
【背景技術】
【０００２】
磁気共鳴映像装置は、固有の磁気モーメントを持つ核の集団が一様な静磁場中に置かれたときに、特定の周波数で回転する高周波磁場のエネルギーを共鳴的に吸収する現象を利用して、物質の化学的及び物理的な微視的情報を映像化し、あるいは化学シフトスペクトラムを観測する装置である。この様な磁気共鳴映像装置は、人体の解剖学的な断面図を非侵襲的に得る方法として極めて有効である。特に、骨におおわれた脳などの中枢神経系の診断装置として、広く活用されている。
【０００３】
この様な磁気共鳴映像装置においては、空間の直交軸（すなわち、ｘ，ｙ，ｚ軸）の各方向に対し磁場の強度が線形に変化する磁場（傾斜磁場）を形成するための機構として、傾斜磁場コイル、当該傾斜磁場コイルに電流を供給するための傾斜磁場電源装置等が設けられている。
【０００４】
図１０は、一般的な傾斜磁場電源装置の構成を示した図である。同図に示すように、傾斜磁場電源装置５０は、Ｘチャネル（Ｘｃｈ）の傾斜磁場電源５１、Ｙチャネル（Ｙｃｈ）の傾斜磁場電源５２、Ｚチャネル（Ｚｃｈ）の傾斜磁場電源５３を有している。また、傾斜磁場電源装置の駆動電源には、例えば３相ＡＣ４００Ｖの電力が用いられる。傾斜磁場電源装置５０に供給された３相４００Ｖの電力は、当該傾斜磁場電源装置５０内の電源変圧器（トランス）において変圧分配され、各傾斜磁場電源５１、５２、５３に供給される。各傾斜磁場電源５１、５２、５３は、制御装置からの制御に従ってそれぞれ独立に動作し、対応する座標軸方向に傾斜磁場を発生させるための傾斜磁場コイルに電流を供給する。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】特開２０００−１９９７８２号公報
【特許文献２】特開２００８−３０７３０９号公報
【特許文献３】特開平１０−５１８９号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
しかしながら、従来の傾斜磁場電源には、例えば次のような問題がある。すなわち、従来の磁気共鳴映像装置の傾斜磁場電源装置の電源変圧器は、例えば図１１に示すように、３相（Ｕ相、Ｖ相、Ｗ相）の各一次巻き線に対して、単相の二次巻き線を巻いている。この単相の二次巻き線は、例えば図１１に示すように、各チャネルに対応する二次巻き線は、Ｕ相、Ｖ相、Ｗ相の各相の間で空間的に均等に配置されない（例えば、図１１のＸチャネル（Ｘｃｈ）について見てみると、Ｗ相の一次巻き線に巻き付けられたＸチャネル（Ｘｃｈ）の二次巻き線の数は、Ｕ相、Ｖ相の一次巻き線に巻き付けられたＸチャネル（Ｘｃｈ）の二次巻き線の数に比して少ない。）。従って、Ｘチャネル（Ｘｃｈ）、Ｙチャネル（Ｙｃｈ）、Ｚチャネル（Ｚｃｈ）の各出力チャネルに対応する一次巻き線の各相の負荷に偏りができることになる。このため、特定の出力チャネルに対応する一次巻き線の各相の負荷に偏りができ、出力時の電圧変動が大きくなるという問題がある。
【０００７】
さらに、近年、出力電流値は増加する傾向にあり、傾斜磁場電源装置の電圧変動は多発し易い傾向にあると言える。このため、磁気共鳴映像装置は、出力電圧の値に応じてインターロックし、後段の回路を保護する機能を有している。しかしながら、電圧変動の幅が大きいと、電圧値がインターロックの閾値を超えるような撮像法を実施できなくなってしまう。特に、エコープラナーイメージング（ＥＰＩ：Echo Planar Imaging）の様な撮像法を実行する場合には、リードチャネルに集中的に電流が流れることになるため、特定の出力チャネルに対応する一次巻き線の各相の負荷に偏りができやすい。また、
電源変圧器の一次巻き線の各相が各出力チャネルに対して担保する電力を平準化（leveling）し、出力チャネル間で出力電流に偏りがあっても、従来に比して安定して電力を共有することができる傾斜磁場電源装置、及び当該傾斜磁場電源装置を具備する磁気共鳴映像装置を提供する。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
本発明は、上記目的を達成するため、次のような手段を講じている。
【０００９】
本実施形態に係る磁気共鳴映像装置は、傾斜磁場電源装置から空間座標軸の各軸方向に対応する各傾斜磁場コイルに電流を供給することにより、静磁場空間に前記空間座標軸方向の各方向に沿って磁場が変化する傾斜磁場を形成する磁気共鳴映像装置において、前記傾斜磁場電源装置は、一次巻き線に供給された電力を複数の二次巻き線によって電流出力回路に供給する変圧器であって、二次巻き線の相数が一次巻き線の相数と同一或いは一次巻き線の相数の定数倍であり、一次巻き線の各相に対して、前記空間座標軸の各軸方向に対応する出力チャネルの二次巻き線の各相が巻かれている変圧器を有する。
【図面の簡単な説明】
【００１０】
【図１】図１は、本実施形態に係る磁気共鳴映像装置１のブロック構成図を示している。
【図２】図２は、傾斜磁場電源装置１７の構成を説明するためのブロック図である。
【図３】図３は、傾斜磁場電源装置１７が有する変圧器１７１の構成の一例を示す図である。
【図４】図４は、実施例１を説明するための図である。
【図５】図５は、Ｘチャネル、Ｙチャネル、Ｚチャネルのそれぞれに対応する二次巻き線Ｕ相を、一次巻き線Ｕ相に対して一つずつ巻き付けた場合の二次巻き線同士の磁気結合を説明するための図である。
【図６】図６（ａ）、（ｂ）、（ｃ）は、Ｘチャネル、Ｙチャネル、Ｚチャネルのそれぞれに対応する二次巻き線Ｕ相を、一次巻き線Ｕ相に対してそれぞれ５個ずつ巻き付けた場合の二次巻き線同士の磁気結合を説明するための図である。
【図７】図７は、エコープラナーイメージング（ＥＰＩ）のスキャンシーケンスの一例を示した図である。
【図８】図８は、各相に対応する各一次巻き線に巻き付ける二次巻き線を各相５個とした場合において、各チャネルに対応させる二次巻き線を分散配置した変圧器の例である。
【図９】図９（ａ）、（ｂ）、（ｃ）は、図８に示した二次巻線の分散配置における磁気結合の様子を示した図である。
【図１０】図１０は、一般的な傾斜磁場電源装置の構成を示した図である。
【図１１】図１１は、従来の傾斜磁場電源装置の変圧器の構成を示した図である。
【発明を実施するための形態】
【００１１】
以下、本発明の実施形態を図面に従って説明する。なお、以下の説明において、略同一の機能及び構成を有する構成要素については、同一符号を付し、重複説明は必要な場合にのみ行う。
【００１２】
図１は、本実施形態に係る磁気共鳴映像装置１のブロック構成図を示している。同図に示すように、本磁気共鳴映像装置１は、静磁場磁石１１、冷却系制御部１２、傾斜磁場コイル１３、高周波送信コイル１４、高周波受信コイル１５、送信部１８、受信部１９、データ処理部２０、表示部２４を具備している。
【００１３】
静磁場磁石１１は、静磁場を発生する磁石であり、一様な静磁場を発生する。
【００１４】
冷却系制御部１２は、静磁場磁石１１の冷却機構を制御する。
【００１５】
傾斜磁場コイル１３は、静磁場磁石１１の内側に設けられ、且つ静磁場磁石１１よりも短軸であり、Ｘ、Ｙ、Ｚ軸の各軸方向毎に設けられている。各傾斜磁場コイル１３は、独立した出力チャネルを形成し、傾斜磁場電源装置１７から供給されるパルス電流を傾斜磁場に変換する。この傾斜磁場コイル１３が発生する傾斜磁場によって、信号発生部位（位置）が特定される。
【００１６】
なお、Ｚ軸方向は、本実施形態では静磁場の方向と同方向にとるものとする。また、本実施形態において、傾斜磁場コイル１３及び静磁場磁石１１は円筒形をしているものとする。また、傾斜磁場コイル１３は、所定の支持機構によって真空中に配置される。これは、静音化の観点から、パルス電流の印加によって発生する傾斜磁場コイル１３の振動を、音波として外部に伝播させないためである。
【００１７】
高周波送信コイル（ＲＦ送信コイル）１４は、被検体の撮像領域に対して、磁気共鳴信号を発生させるための高周波パルスを印加するためのコイルである。この高周波送信コイル１４は全身用RFコイルであり、例えば腹部等を撮像する場合には、受信コイルとしても使用することができる。
【００１８】
高周波受信コイル（ＲＦ受信コイル）１５は、被検体の近傍、好ましくは密着させた状態で当該被検体を挟むように設置され、被検体から磁気共鳴を受信するためのコイルである。当該高周波受信コイル１５は、一般的には、部位別に専用の形状を有する。
【００１９】
なお、図１では、高周波送信コイルと高周波受信コイルとを別体とするクロスコイル方式を例示したが、これらを一つのコイルで兼用するシングルコイル方式を採用する構成であってもよい。
【００２０】
傾斜磁場電源装置１７は、傾斜磁場を形成するためのパルス電流を発生し、各傾斜磁場コイル１３に個別に供給する。なお、この傾斜磁場電源装置１７の詳しい構成については、後述する。
【００２１】
送信部１８は、発振部、位相選択部、周波数変換部、振幅変調部、高周波電力増幅部（それぞれ図示せず）を有しており、ラーモア周波数に対応する高周波パルスを送信用高周波コイルに送信する。当該送信によって高周波送信コイル１４から発生した高周波によって、被検体の所定原子核の磁化は、励起状態となる。
【００２２】
受信部１９は、増幅部、中間周波数変換部、位相検波部、フィルタ、Ａ／Ｄ変換器（それぞれ図示せず）を有する。受信部１９は、高周波コイル１４から受信した、核の磁化が励起状態から基底状態に緩和するとき放出する磁気共鳴信号（高周波信号）に対して、増幅処理、発信周波数を利用した中間周波数変換処理、位相検波処理、フィルタ処理、Ａ／Ｄ変換処理を施す。
【００２３】
表示部２４は、磁気共鳴画像、所定の走査画面等を表示する。
【００２４】
データ処理部２０は、受信後のデータを処理して磁気共鳴画像を生成する計算機システムであり、記憶部２０１、制御部２０２、データ収集部２０３、再構成部２０４、信号補正部２０５、入力部２０７を有している。
【００２５】
記憶部２０１は、収集された磁気共鳴画像、各種スキャンシーケンスを実行するためのプログラム（例えば、エコープラナーイメージング（ＥＰＩ）を実行するためのスキャンシーケンス）等を記憶する。
【００２６】
制御部２０２は、図示していないＣＰＵ、メモリ等を有しており、システム全体の制御中枢として、本磁気共鳴映像装置を静的又は動的に制御する。特に、制御部２０は、エコープラナーイメージング（ＥＰＩ）等のスキャンシーケンスを実行する際に、傾斜磁場電源装置１７等を制御する。
【００２７】
データ収集部２０３は、受信部１９によってサンプリングされたディジタル信号を収集する。
【００２８】
再構成部２０４は、データ収集部２０３によって収集されたデータに対して、後処理すなわちフーリエ変換等の再構成等を実行し、被検体内の所望核スピンのスペクトラムデータあるいは画像データを求める。
【００２９】
入力部２０７は、オペレータからの各種指示・命令・情報をとりこむため入力装置（マウスやトラックボール、モード切替スイッチ、キーボード等）を有している。
【００３０】
表示部２４は、データ処理部２０から入力したスペクトラムデータあるいは画像データ等を表示する出力手段である。
【００３１】
（傾斜磁場電源装置）
次に、本磁気共鳴映像装置１が具備する傾斜磁場電源装置１７について詳しく説明する。
【００３２】
図２は、傾斜磁場電源装置１７の構成を説明するためのブロック図である。同図に示すように、傾斜磁場電源装置１７は、変圧器１７１、整流器１７３、Ｘｃｈ出力回路（Ｘｃｈ電力スイッチ）１７５ｘ、Ｙｃｈ出力回路（Ｙｃｈ電力スイッチ）１７５ｙ、Ｚｃｈ出力回路（Ｚｃｈ電力スイッチ）１７５ｚ、制御回路１７７を有している。
【００３３】
変圧器１７１は、一次巻き線の相数と同一相数、或いは一次巻き線の相数の定数倍の二次巻き線を有する。本実施形態においては、説明を具体的にするため、一次巻き線の相数と二次巻き線の相数とが同一である場合を例とする。各相に対応する二次巻き線は、各相の一次巻き線に対して巻かれ、出力チャネル毎に分配して配置されている。本実施形態では、説明を具体的にするために、相数をＵ相、Ｖ相、Ｗ相の３相とする場合を想定する。従って、本変圧器１７１は、例えば図３に示すように、一次巻き線Ｕ相に対してＸｃｈ出力に対応する二次巻き線Ｕ相、Ｙｃｈ出力に対応する二次巻き線Ｕ相、Ｚｃｈ出力に対応する二次巻き線Ｕ相がそれぞれ巻き付けられている。また、同様に、一次巻き線Ｖ相に対してＸｃｈ出力に対応する二次巻き線Ｖ相、Ｙｃｈ出力に対応する二次巻き線Ｖ相、Ｚｃｈ出力に対応する二次巻き線Ｖ相がそれぞれ巻き付けられ、さらに、一次巻き線Ｗ相に対してＸｃｈ出力に対応する二次巻き線Ｗ相、Ｙｃｈ出力に対応する二次巻き線Ｗ相、Ｚｃｈ出力に対応する二次巻き線Ｗ相がそれぞれ巻き付けられている。
【００３４】
なお、相数を３とする当該例に拘泥されず、一次巻き線と二次巻き線との相数が同一であれば、本発明の技術的思想は、相数がいくつであっても適用可能である。
【００３５】
整流器１７３は、変圧器１７１からの出力される交流電力から、直流電圧、直流電流を生成する。
【００３６】
Ｘｃｈ出力回路１７５ｘ、Ｙｃｈ出力回路１７５ｙ、Ｚｃｈ出力回路１７５ｚは、それぞれ制御回路１７７からの制御信号に従って、整流器１７３からの直流電力をパルス電流として所定のタイミングで対応するチャネルの傾斜磁場コイルに出力する。
【００３７】
制御回路１７７は、制御部２０２からの制御に従って、Ｘｃｈ出力回路１７５ｘ、Ｙｃｈ出力回路１７５ｙ、Ｚｃｈ出力回路１７５ｚから対応するチャネルの傾斜磁場コイルへの電流出力に関する制御を行う。
【００３８】
上述の様に、本傾斜磁場電源装置１７の変圧器１７１は、二次巻き線の相数を一次巻き線と同一（今の場合三相）とし、一次巻き線の各相に対して二次巻き線の各相を巻き付けている。従って、出力チャネル間で出力電流に偏りがあっても、一次巻き線の各相に負荷が偏ることを防止することができる。
【００３９】
なお、一次巻き線と相数を同一とする二次巻き線の配置の形態は、上記図３の例に拘泥されず、他にも種々のものか考えられる。以下、二次巻き線の配置のバリエーションについて、以下実施例に従って説明する。
【００４０】
（実施例１）
本実施例１に係る二次巻き線の配置形態は、各相に対応する各一次巻き線に巻き付ける二次巻き線を各相複数とするものである。
【００４１】
図４は、本実施例を説明するための図であり、例えば一次巻き線Ｕ相に対応して、Ｘｃｈ出力に対応する二次巻き線Ｕ相、Ｙｃｈ出力に対応する二次巻き線Ｕ相、Ｚｃｈ出力に対応する二次巻き線Ｕ相をそれぞれ５個ずつ（５回路ずつ）、同心円方向（巻き線方向）に沿って配置した例を示した図である。一次巻き線Ｖ相、一次巻き線Ｗ相に対する二次巻き線の構成も同様である。
【００４２】
この様な構成によれば、Ｕ相、Ｖ相、Ｗ相の各相に対応する各一次巻き線に対して、Ｕ相、Ｖ相、Ｗ相の各相に対応する二次巻き線が同数ずつ（図４の例では５個ずつ）巻き付けられている。この様に、Ｕ相、Ｖ相、Ｗ相の各相に対応する各一次巻き線に対して、Ｘｃｈ、Ｙｃｈ、Ｚｃｈの各出力に対応する二次巻き線の数を同数にすることで、各相の一次巻き線が各出力に対応する二次巻き線に対して担保する電力を平準化することができる。その結果、出力チャネル間で出力電流に偏りがある場合であっても、一次巻き線の負荷に偏りがなく、安定した二次側電圧を供給することができる。
【００４３】
（実施例２）
一般に、一次巻き線、二次巻き線の間の電磁的相互作用に加え、二次巻き線間においても電磁的相互作用が発生する。係る電磁的相互作用が完全でない場合、負荷が重く大きな電流を流すチャネルと、負荷が軽く大きな電流を流さないチャネルとが存在すると、負荷の軽いチャネルの二次巻き線の電圧が、許容度を超えて上昇してしまうことがある。本実施例２に係る二次巻き線の配置形態は、この問題を解決するため、各相に対応する各一次巻き線に各相に対応する二次巻き線を巻き付ける場合において、各出力チャネルに対する二次巻き線同士の磁気結合を平準化させるものである。
【００４４】
図５は、例えば一次巻き線Ｕ相に対してＸｃｈ出力に対応する二次巻き線Ｕ相、Ｙｃｈ出力に対応する二次巻き線Ｕ相、Ｚｃｈ出力に対応する二次巻き線Ｕ相をそれぞれ一つずつ巻き付けた場合の二次巻き線同士の磁気結合を説明するための図である。
【００４５】
同図に示すように、二次巻き線Ｓｙ（Ｙｃｈに対応）は一次巻き線Ｕ相の中央部に、二次巻き線Ｓｘ（Ｘｃｈに対応）は一次巻き線Ｕ相の一端側に、二次巻き線Ｓｚ（Ｚｃｈに対応）は一次巻き線Ｕ相の他端側に、それぞれ配置されている。
【００４６】
同図の二次巻き線の配置形態において、出力チャネルとしてＸチャネル（Ｘｃｈ）を選択した場合には、二次巻き線Ｓｘのみに電流が供給され、他の二つの二次巻き線Ｓｙ、Ｓｚには、電流が少ししか供給されない。従って、一次巻き線Ｕ相によって形成される磁束Ｂ１は、一次巻き線Ｕ相に対して偏在する二次巻き線Ｓｘによる磁束Ｂ２ｘと主に結合することになる。また、二次巻き線Ｓｘ−二次巻き線Ｓｚの間において、もれ磁束があると考えられる。
【００４７】
この様に二次巻き線Ｓｘにのみ偏って電流が流れる場合には、もれ磁束の影響により、例えばＺチャネルに対応する二次巻き線Ｓｚの出力電圧が意図せずに上昇することがある。これは、二次巻き線Ｓｘの電流による磁束を打ち消すべく増加した一次巻き線による磁束の増加分を相殺するために、二次巻き線Ｓｚにおいて磁束が増加するからである（すなわち、理想的には、二次巻き線Ｓｘの電流の増加による鉄芯内の磁束の増加は、１次巻き線側による磁束の増加によって打ち消される。しかしながら、実際には、二次巻き線Ｓｚの位置では、二次巻き線ＳｘとＳｚとの間のもれ磁束により、増加した１次巻き線側の磁束と二次巻き線Ｓｘの磁束とが完全に相殺されない。このため、二次巻き線Ｓｚにおいて磁束が増加し、二次巻き線Ｓｚの電圧が増加するからである。）。係る現象は、二次巻き線Ｓｚにのみ偏って電流が流れる場合にも二次巻き線Ｓｘに対して発生する（二次巻き線Ｓｙにのみ偏って電流が流れる場合には、二次巻き線Ｓｘ、Ｓｚへの距離が十分近く均等であり、影響は少ない）。
【００４８】
また、図６（ａ）、（ｂ）、（ｃ）は、図４に示した二次巻き線の配置形態（すなわち、各相に対応する各一次巻き線に巻き付ける二次巻き線を各相５個としたもの）における磁場結合を説明するための図である。同図の形態においても、一次巻き線による磁束Ｂ１は鉄心に対し広く分布しているのに対して、特定の出力チャネルに接続されている二次巻き線の磁束Ｓ２ｘ、Ｓ２ｙ、Ｓ２ｚはコイル構造により鉄心に対して局所的に分布している。このため、例えば出力チャネルとしたＸチャネルを選択した場合、図５の例と同様に、他のチャネルに対応する二次巻き線の出力電圧が上昇しることになる。
【００４９】
この様な二次巻き線Ｓｚの出力電圧の上昇は、通常意図した動作ではなく、出力電圧を不安定にする。磁気共鳴映像装置の傾斜磁場電源装置では、後段の回路保護のために出力電圧の値でのインターロックを持たせている。従って、電圧変動の幅が大きく電圧値がインターロックの閾値を越えた場合、撮像を実施することができない。この様な問題は、例えば、図７に示すようなエコープラナーイメージング（ＥＰＩ）に代表される、特定の軸方向（同図の例では、読み出し（ＲＯ）方向）に大きな電力供給を行う場合には、二次巻き線側に流す電流の各軸用二次巻き線間の偏りが大きくなるため、特に顕著である。
【００５０】
ここで、エコープラナーイメージングとは、励起用高周波パルスを印加すると同時に、スライス用傾斜磁場（ＳＥ軸）を印加してスライス面内の磁化を選択的に励起した後、再収束高周波パルスを印加してから、スライス面に平行な方向に読出し用傾斜磁場（ＲＯ軸）を複数回スイッチングさせて印加し、同時にスライス用傾斜磁場と平行で且つ読出し用傾斜磁場と直交する方向に位相エンード用傾斜磁場（ＰＥ軸）を印加する撮像シーケンスである。なお、必要に応じて、再収束高周波パルスが印加されない場合もある。
【００５１】
また、特定のチャネルに大電力を供給するイメージングシーケンスは、当然ながら、エコープラナーイメージングに拘泥されない。例えば、他の例として、高速フーリエ法、拡散強調イメージングなどを挙げることができる。高速フーリエ法は位相エンコード用傾斜磁場が読出し用勾配磁場の反転毎にパルス的に印加される点がＥＰＩ法とは異なっている。 また、拡散強調イメージングは、ＭＰＧ（Motion Probing Gradient）パルスをＥＰＩシーケンスに付加したシーケンスであり、例えばスピンエコー型のＥＰＩ法を用いる場合は再収束高周波パルスの前後にＭＰＧパルスを加えるものである。
【００５２】
これらのイメージングシーケンス等においてもより好適な映像化を実現するため、本実施例２に係る二次巻き線の配置形態では、各相に対応する各一次巻き線に対して各相の二次巻き線を、各チャネル毎でもれ磁場の発生する二次巻き線が集中しないように、空間的に分散させて配置する。
【００５３】
図８は、例えば一次巻き線Ｕ相に巻き付ける二次巻き線を各相５個とした場合において、各チャネルに対応させる二次巻き線を分散配置した変圧器の例である。同図に示すように、二次巻き線Ｓ１、Ｓ７、Ｓ１３、Ｓ４、Ｓ１０はＸチャネルに、二次巻き線Ｓ６、Ｓ１２、Ｓ３、Ｓ９、Ｓ１５はＹチャネルに、二次巻き線Ｓ１１、Ｓ２、Ｓ８、Ｓ１４、Ｓ５はＺチャネルに、それぞれ接続されている。すなわち、各チャネルの出力に対応する複数の二次巻き線は、各相に対応する各一次巻き線に対して、鉄芯の心線方向（軸方向）Ｄ１について混在するように配置される（心線方向Ｄ１について各チャネルの出力に対応する二次巻き線が少なくとも一つ配置される）ことになる。また、各チャネルの出力に対応する複数の二次巻き線は、同心円方向Ｄ２についても混在するように配置される（同心円方向Ｄ２について各チャネルの出力に対応する二次巻き線が少なくとも一つ配置される）ことになる。
【００５４】
この様な配列・接続形態を採用した場合、出力チャネルをＸチャネルとした場合の二次巻き線側の磁束Ｂ２ｘ、出力チャネルをＹチャネルとした場合の二次巻き線側の磁束Ｂ２ｙ、出力チャネルをＺチャネルとした場合の二次巻き線側の磁束Ｂ２ｚは、それぞれ図９（ａ）、（ｂ）、（ｃ）の様になる。従って、各出力チャネルに対応する二次巻き線間の漏れ磁束を心線方向Ｄ１について平準化させ、磁気結合が弱い部分を平準化させることができる。その結果、出力チャンネル間で出力電流に偏りがあっても出力の電圧変動が少なく安定した傾斜磁場電源出力を提供することができる。
【００５５】
（効果）
以上述べた構成によれば、以下の効果を得ることができる。
【００５６】
本磁気共鳴映像装置によれば、傾斜磁場電源装置に用いられる変圧器の一次巻き線、二次巻き線共に相数を同じにして、一次巻き線の各相に対して二次巻き線の各相が巻かれた構成を採用している。従って、出力チャネル間で出力電流や出力電圧に偏りがあっても、各相に対応する各一次巻き線に偏って負荷がかかることを防止することができる。その結果、一次巻き線の各相が各出力チャネルに対して担保する電力を平準化し、従来に比して安定して電力を共有することができる。
【００５７】
また、本磁気共鳴映像装置によれば、各相に対応する各一次巻き線に対して、各チャネルの出力に対応する二次巻き線の数を同心円方向について実質的に等価にすることで、各相の一次巻き線が各出力に対応する二次巻き線に対して担保する電力を平準化することができる。その結果、出力チャネル間で出力電流に偏りがある場合であっても、一次巻き線の負荷に偏りがなく、安定した二次側電圧を供給することができる。
【００５８】
さらに、本磁気共鳴映像装置によれば、各相に対応する各一次巻き線に対して、心線方向Ｄ１について各チャネルに対応する二次巻き線が少なくとも一つ配置されると共に、同心円方向Ｄ２について各チャネルに対応する二次巻き線が少なくとも一つ配置される。従って、出力チャネルに対応する二次巻き線間の漏れ磁束を心線方向について平準化させ、磁気結合が弱い部分を平準化させることができる。その結果、出力チャンネル間で出力電流に偏りがあっても出力の電圧変動が少なく安定した傾斜磁場電源出力を提供することができる。
【００５９】
なお、本発明は上記実施形態そのままに限定されるものではなく、実施段階ではその要旨を逸脱しない範囲で構成要素を変形して具体化できる。また、上記実施形態に開示されている複数の構成要素の適宜な組み合わせにより、種々の発明を形成できる。例えば、実施形態に示される全構成要素から幾つかの構成要素を削除してもよい。さらに、異なる実施形態にわたる構成要素を適宜組み合わせてもよい。
【符号の説明】
【００６０】
１…磁気共鳴映像装置、１１…静磁場磁石、１２…冷却系制御部、１３…傾斜磁場コイル、１４…高周波送信コイル、１５…高周波受信コイル、１７…傾斜磁場電源装置、１８…送信部、１９…受信部、２０…データ処理部、２４…表示部、１７１…変圧器、１７３…整流器、１７５ｘ…Ｘｃｈ出力回路、１７５ｙ…Ｙｃｈ出力回路、１７５ｚ…Ｚｃｈ出力回路、１７７…制御回路、
【特許請求の範囲】
【請求項１】
傾斜磁場電源装置から空間座標軸の各軸方向に対応する各傾斜磁場コイルに電流を供給することにより、静磁場空間に前記空間座標軸方向の各方向に沿って磁場が変化する傾斜磁場を形成する磁気共鳴映像装置において、
前記傾斜磁場電源装置は、一次巻き線に供給された電力を複数の二次巻き線によって電流出力回路に供給する変圧器であって、二次巻き線の相数が一次巻き線の相数と同一或いは一次巻き線の相数の定数倍であり、一次巻き線の各相に対して、前記空間座標軸の各軸方向に対応する出力チャネルの二次巻き線の各相が巻かれている変圧器を有する磁気共鳴映像装置。
【請求項２】
前記出力チャネルに対応する各相の二次巻き線は、前記各相に対応する一次巻き線について複数巻かれていることを特徴とする請求項１記載の磁気共鳴映像装置。
【請求項３】
前記複数の各相の二次巻き線は、前記各相に対応する一次巻き線に対して、空間的に分散するように配置されていることを特徴とする請求項２記載の磁気共鳴映像装置。
【請求項４】
前記複数の各相の二次巻き線は、前記各相に対応する一次巻き線の心線方向について混在するように配置されている請求項２又は３記載の磁気共鳴映像装置。
【請求項５】
前記複数の各相の二次巻き線は、前記各相に対応する一次巻き線の同心円方向について混在するように配置されている請求項４記載の磁気共鳴映像装置。
【請求項６】
前記各出力チャネルに対応する二次巻き線は、前記各相の一次巻き線の心線方向において、少なくとも一つ配置されている請求項２又は３記載の磁気共鳴映像装置。
【請求項７】
前記各出力チャネルに対応する二次巻き線は、前記各相の一次巻き線の同心円方向において、少なくとも一つ配置されている請求項６記載の磁気共鳴映像装置。
【請求項８】
エコープラナーイメージングを実行する場合において、前記空間的に分散するように配置された複数の各相の二次巻き線のうち、読み出し方向に対応する出力チャネルに対応する二次巻き線の各相を用いて、各軸方向に対応する各傾斜磁場コイルに電流を供給する制御手段をさらに具備することを特徴とする請求項２乃至７のうちいずれか一項記載の磁気共鳴映像装置。
【請求項９】
空間座標軸の各軸方向に対応する各傾斜磁場コイルに電流を供給することにより、静磁場空間に前記空間座標軸方向の各方向に沿って磁場が変化する傾斜磁場を形成する磁気共鳴映像装置に用いられる傾斜磁場電源装置であって、
一次巻き線に供給された電力を複数の二次巻き線によって電流出力回路に供給する変圧器であって、二次巻き線の相数が一次巻き線の相数と同一或いは一次巻き線の相数の定数倍であり、一次巻き線の各相に対して、前記空間座標軸の各軸方向に対応する出力チャネルの二次巻き線の各相が巻かれている変圧器を有する傾斜磁場電源装置。
【請求項１０】
前記出力チャネルに対応する各相の二次巻き線は、前記各相に対応する一次巻き線について複数巻かれている請求項９記載の傾斜磁場電源装置。
【請求項１１】
前記複数の各相の二次巻き線は、前記各相に対応する一次巻き線に対して、空間的に分散するように配置されている請求項１０記載の傾斜磁場電源装置。
【請求項１２】
前記複数の各相の二次巻き線は、前記各相に対応する一次巻き線の心線方向について混在するように配置されている請求項１０又は１１記載の傾斜磁場電源装置。
【請求項１３】
前記複数の各相の二次巻き線は、前記各相に対応する一次巻き線の同心円方向について混在するように配置されている請求項１２記載の傾斜磁場電源装置。
【請求項１４】
前記各出力チャネルに対応する二次巻き線は、前記各相の一次巻き線の心線方向において、少なくとも一つ配置されている請求項１０又は１１記載の傾斜磁場電源装置。
【請求項１５】
前記各出力チャネルに対応する二次巻き線は、前記各相の一次巻き線の同心円方向において、少なくとも一つ配置されている請求項１４記載の傾斜磁場電源装置。
【請求項１】
傾斜磁場電源装置から空間座標軸の各軸方向に対応する各傾斜磁場コイルに電流を供給することにより、静磁場空間に前記空間座標軸方向の各方向に沿って磁場が変化する傾斜磁場を形成する磁気共鳴映像装置において、
前記傾斜磁場電源装置は、一次巻き線に供給された電力を複数の二次巻き線によって電流出力回路に供給する変圧器であって、二次巻き線の相数が一次巻き線の相数と同一或いは一次巻き線の相数の定数倍であり、一次巻き線の各相に対して、前記空間座標軸の各軸方向に対応する出力チャネルの二次巻き線の各相が巻かれている変圧器を有する磁気共鳴映像装置。
【請求項２】
前記出力チャネルに対応する各相の二次巻き線は、前記各相に対応する一次巻き線について複数巻かれていることを特徴とする請求項１記載の磁気共鳴映像装置。
【請求項３】
前記複数の各相の二次巻き線は、前記各相に対応する一次巻き線に対して、空間的に分散するように配置されていることを特徴とする請求項２記載の磁気共鳴映像装置。
【請求項４】
前記複数の各相の二次巻き線は、前記各相に対応する一次巻き線の心線方向について混在するように配置されている請求項２又は３記載の磁気共鳴映像装置。
【請求項５】
前記複数の各相の二次巻き線は、前記各相に対応する一次巻き線の同心円方向について混在するように配置されている請求項４記載の磁気共鳴映像装置。
【請求項６】
前記各出力チャネルに対応する二次巻き線は、前記各相の一次巻き線の心線方向において、少なくとも一つ配置されている請求項２又は３記載の磁気共鳴映像装置。
【請求項７】
前記各出力チャネルに対応する二次巻き線は、前記各相の一次巻き線の同心円方向において、少なくとも一つ配置されている請求項６記載の磁気共鳴映像装置。
【請求項８】
エコープラナーイメージングを実行する場合において、前記空間的に分散するように配置された複数の各相の二次巻き線のうち、読み出し方向に対応する出力チャネルに対応する二次巻き線の各相を用いて、各軸方向に対応する各傾斜磁場コイルに電流を供給する制御手段をさらに具備することを特徴とする請求項２乃至７のうちいずれか一項記載の磁気共鳴映像装置。
【請求項９】
空間座標軸の各軸方向に対応する各傾斜磁場コイルに電流を供給することにより、静磁場空間に前記空間座標軸方向の各方向に沿って磁場が変化する傾斜磁場を形成する磁気共鳴映像装置に用いられる傾斜磁場電源装置であって、
一次巻き線に供給された電力を複数の二次巻き線によって電流出力回路に供給する変圧器であって、二次巻き線の相数が一次巻き線の相数と同一或いは一次巻き線の相数の定数倍であり、一次巻き線の各相に対して、前記空間座標軸の各軸方向に対応する出力チャネルの二次巻き線の各相が巻かれている変圧器を有する傾斜磁場電源装置。
【請求項１０】
前記出力チャネルに対応する各相の二次巻き線は、前記各相に対応する一次巻き線について複数巻かれている請求項９記載の傾斜磁場電源装置。
【請求項１１】
前記複数の各相の二次巻き線は、前記各相に対応する一次巻き線に対して、空間的に分散するように配置されている請求項１０記載の傾斜磁場電源装置。
【請求項１２】
前記複数の各相の二次巻き線は、前記各相に対応する一次巻き線の心線方向について混在するように配置されている請求項１０又は１１記載の傾斜磁場電源装置。
【請求項１３】
前記複数の各相の二次巻き線は、前記各相に対応する一次巻き線の同心円方向について混在するように配置されている請求項１２記載の傾斜磁場電源装置。
【請求項１４】
前記各出力チャネルに対応する二次巻き線は、前記各相の一次巻き線の心線方向において、少なくとも一つ配置されている請求項１０又は１１記載の傾斜磁場電源装置。
【請求項１５】
前記各出力チャネルに対応する二次巻き線は、前記各相の一次巻き線の同心円方向において、少なくとも一つ配置されている請求項１４記載の傾斜磁場電源装置。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図１０】
【図１１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図１０】
【図１１】
【公開番号】特開２０１１−１７２９１９（Ｐ２０１１−１７２９１９Ａ）
【公開日】平成２３年９月８日（２０１１．９．８）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２０１１−１３６００（Ｐ２０１１−１３６００）
【出願日】平成２３年１月２６日（２０１１．１．２６）
【出願人】（５９４１６４５４２）東芝メディカルシステムズ株式会社 (4,066)
【出願人】（０００２２０６２０）東芝テリー株式会社 (116)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成２３年９月８日（２０１１．９．８）
【国際特許分類】
【出願日】平成２３年１月２６日（２０１１．１．２６）
【出願人】（５９４１６４５４２）東芝メディカルシステムズ株式会社 (4,066)
【出願人】（０００２２０６２０）東芝テリー株式会社 (116)
【Ｆターム（参考）】
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