JP3148290B2 - 核磁気共鳴撮像システム - Google Patents
核磁気共鳴撮像システムInfo
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- G01R—MEASURING ELECTRIC VARIABLES; MEASURING MAGNETIC VARIABLES
- G01R33/00—Arrangements or instruments for measuring magnetic variables
- G01R33/20—Arrangements or instruments for measuring magnetic variables involving magnetic resonance
- G01R33/28—Details of apparatus provided for in groups G01R33/44 - G01R33/64
- G01R33/38—Systems for generation, homogenisation or stabilisation of the main or gradient magnetic field
- G01R33/389—Field stabilisation, e.g. by field measurements and control means or indirectly by current stabilisation
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- G—PHYSICS
- G01—MEASURING; TESTING
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- G01R33/385—Systems for generation, homogenisation or stabilisation of the main or gradient magnetic field using gradient magnetic field coils
- G01R33/3852—Gradient amplifiers; means for controlling the application of a gradient magnetic field to the sample, e.g. a gradient signal synthesizer
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Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は、傾斜磁界を発生す
るための傾斜コイルに対する電流供給部を有し、電流供
給部が磁界調節器として目標値に関係して傾斜磁界の磁
束密度を調節する調節器を含んでおり、実際値検出部が
傾斜磁界の磁束密度の変化を検出し、積分回路により傾
斜磁界の磁束密度の実際値を形成する核磁気共鳴撮像シ
ステムに関する。
るための傾斜コイルに対する電流供給部を有し、電流供
給部が磁界調節器として目標値に関係して傾斜磁界の磁
束密度を調節する調節器を含んでおり、実際値検出部が
傾斜磁界の磁束密度の変化を検出し、積分回路により傾
斜磁界の磁束密度の実際値を形成する核磁気共鳴撮像シ
ステムに関する。
【０００２】
【従来の技術】核スピントモグラフィー（ＮＭＲ）では
核磁気共鳴撮像機器においてすべての３つの直角空間座
標系内の測定領域内で、時間的に予め定められた曲線形
状に正確に追従する磁束密度の勾配が必要とされる。こ
のことは、それぞれ１つの空間座標に対応付けられたコ
イルシステムが電力増幅器により相応に励磁されること
により達成される。しかし磁束密度の傾斜は、特にＭＲ
磁石の基本磁界が極めて大きいために、必要な精度で調
節に必要な速度で測定することができないので、傾斜磁
界の磁束密度の直接的な調節はほとんど実行不可能であ
る。従って、従来はコイルシステムを流れる電流が調節
される。しかし電流調節は比較的に不正確である。何故
ならば、電流の波形及び勾配の経過は測定機構の中の渦
電流に起因して互いにずれるからである。渦電流は例え
ば高周波シールドの銅箔、超伝導磁石の金属シールド、
及び傾斜コイル自体中の磁界が変化した際に流れる。
核磁気共鳴撮像機器においてすべての３つの直角空間座
標系内の測定領域内で、時間的に予め定められた曲線形
状に正確に追従する磁束密度の勾配が必要とされる。こ
のことは、それぞれ１つの空間座標に対応付けられたコ
イルシステムが電力増幅器により相応に励磁されること
により達成される。しかし磁束密度の傾斜は、特にＭＲ
磁石の基本磁界が極めて大きいために、必要な精度で調
節に必要な速度で測定することができないので、傾斜磁
界の磁束密度の直接的な調節はほとんど実行不可能であ
る。従って、従来はコイルシステムを流れる電流が調節
される。しかし電流調節は比較的に不正確である。何故
ならば、電流の波形及び勾配の経過は測定機構の中の渦
電流に起因して互いにずれるからである。渦電流は例え
ば高周波シールドの銅箔、超伝導磁石の金属シールド、
及び傾斜コイル自体中の磁界が変化した際に流れる。
【０００３】渦電流が発生しても精度を高める１つの可
能性はヨーロッパ特許出願公開第0164199号明細書から
公知である。そこには、電流目標値および電流実際値へ
の干渉により傾斜電流が歪ませられ、それにより傾斜磁
界への渦電流の影響を補償することができることが記載
されている。
能性はヨーロッパ特許出願公開第0164199号明細書から
公知である。そこには、電流目標値および電流実際値へ
の干渉により傾斜電流が歪ませられ、それにより傾斜磁
界への渦電流の影響を補償することができることが記載
されている。
【０００４】渦電流補償の設定、即ち電流目標値および
電流実際値への干渉の設定は、設置されている核磁気共
鳴撮像システムにおいて行われなければならない。それ
はサービス技術者の経験次第で多かれ少なかれ時間がか
かる。更に、渦電流が非常に相異なる時定数で減衰する
ので、完全な補償は不可能である。同じく、測定機構の
変化、特に温度変化が補償されない。
電流実際値への干渉の設定は、設置されている核磁気共
鳴撮像システムにおいて行われなければならない。それ
はサービス技術者の経験次第で多かれ少なかれ時間がか
かる。更に、渦電流が非常に相異なる時定数で減衰する
ので、完全な補償は不可能である。同じく、測定機構の
変化、特に温度変化が補償されない。
【０００５】傾斜磁界の磁束の変化を検出し、その変化
量の積分により実際値を形成する実際値検出部を有する
冒頭に記載した種類の核磁気共鳴撮像システムは、ドイ
ツ特許出願公開第3712033号明細書から公知である。さ
らに、この刊行物には、実際値が目標値との比較の後に
傾斜磁界を自動的に設定するのに利用することができる
ことが述べられている。しかし、オフセット擾乱のため
に測定シーケンスの継続時間に関係して多かれ少なかれ
大きい偏差が実際値に生じ得る。
量の積分により実際値を形成する実際値検出部を有する
冒頭に記載した種類の核磁気共鳴撮像システムは、ドイ
ツ特許出願公開第3712033号明細書から公知である。さ
らに、この刊行物には、実際値が目標値との比較の後に
傾斜磁界を自動的に設定するのに利用することができる
ことが述べられている。しかし、オフセット擾乱のため
に測定シーケンスの継続時間に関係して多かれ少なかれ
大きい偏差が実際値に生じ得る。
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】本発明の課題は、傾斜
磁界に対する調節部を有する核磁気共鳴撮像システム
を、傾斜磁界の磁束密度を迅速に、また長い測定シーケ
ンスの際にも正確に調節し得るように構成することにあ
る。
磁界に対する調節部を有する核磁気共鳴撮像システム
を、傾斜磁界の磁束密度を迅速に、また長い測定シーケ
ンスの際にも正確に調節し得るように構成することにあ
る。
【０００７】
【課題を解決するための手段】上述の課題を解決するた
め、本発明においては、傾斜磁界を発生するための傾斜
コイルと、傾斜コイルに電流を供給する電流供給部と、
目標値に関係して傾斜磁界の磁束密度を調節する磁界調
節器と、傾斜磁界の磁束密度の変化を検出し、積分回路
により傾斜磁界の磁束密度の実際値を形成する実際値検
出部とを備えた核磁気共鳴撮像システムにおいて、電流
実際値検出部が傾斜コイルの電流回路内に配置され、傾
斜コイルに供給される電流の実際値が実際値検出部に安
定化のため供給され、積分回路が磁束密度変化の実際値
及び電流実際値に対して一次遅れ 要素として作用せしめ
られ、両実際値に対する評価が相異なるように選定さ
れ、積分回路の出力信号が遅延され且つ評価された両実
際値の和から形成され、両実際値に対する評価は、傾斜
磁界の磁束密度が変化する場合には出力信号がほぼ磁束
密度変化の実際値により決定され、傾斜磁界の磁束密度
が一定の場合には出力信号がほぼ電流実際値により決定
されるように定められ、磁束密度の各変化の終了時にお
ける出力信号が電流実際値により決定される定常出力信
号に等しい。
め、本発明においては、傾斜磁界を発生するための傾斜
コイルと、傾斜コイルに電流を供給する電流供給部と、
目標値に関係して傾斜磁界の磁束密度を調節する磁界調
節器と、傾斜磁界の磁束密度の変化を検出し、積分回路
により傾斜磁界の磁束密度の実際値を形成する実際値検
出部とを備えた核磁気共鳴撮像システムにおいて、電流
実際値検出部が傾斜コイルの電流回路内に配置され、傾
斜コイルに供給される電流の実際値が実際値検出部に安
定化のため供給され、積分回路が磁束密度変化の実際値
及び電流実際値に対して一次遅れ 要素として作用せしめ
られ、両実際値に対する評価が相異なるように選定さ
れ、積分回路の出力信号が遅延され且つ評価された両実
際値の和から形成され、両実際値に対する評価は、傾斜
磁界の磁束密度が変化する場合には出力信号がほぼ磁束
密度変化の実際値により決定され、傾斜磁界の磁束密度
が一定の場合には出力信号がほぼ電流実際値により決定
されるように定められ、磁束密度の各変化の終了時にお
ける出力信号が電流実際値により決定される定常出力信
号に等しい。
【０００８】本発明においては、積分器が長い測定シー
ケンスの際にも安定であることが保証される。測定シー
ケンスの継続時間に関係して多かれ少なかれ強く生ずる
可能性のあるオフセット偏差は生じない。
ケンスの際にも安定であることが保証される。測定シー
ケンスの継続時間に関係して多かれ少なかれ強く生ずる
可能性のあるオフセット偏差は生じない。
【０００９】本発明の構成によれば、実際値検出部が傾
斜磁界中に配置されている少なくとも１つの測定コイル
を含んでいる。この測定コイル中に誘導される電圧は傾
斜磁界の変化に対する１つの尺度である。
斜磁界中に配置されている少なくとも１つの測定コイル
を含んでいる。この測定コイル中に誘導される電圧は傾
斜磁界の変化に対する１つの尺度である。
【００１０】本発明の別の有利な構成によれば、電流実
際値検出部が低域通過フィルタを介して積分回路と接続
されている。低域通過フィルタは積分回路に供給される
電流実際値を、磁界の変化により生じる渦電流が減衰し
終わるまで遅らせる。
際値検出部が低域通過フィルタを介して積分回路と接続
されている。低域通過フィルタは積分回路に供給される
電流実際値を、磁界の変化により生じる渦電流が減衰し
終わるまで遅らせる。
【００１１】本発明の別の有利な構成によれば、安定化
される積分回路が演算増幅器を含み、演算増幅器の反転
入力端が測定コイルと、また電流結合回路を介して電流
実際値検出部とそれぞれ接続され、更に演算増幅器の負
帰還枝路にコンデンサと抵抗との並列回路が配置されて
いる。
される積分回路が演算増幅器を含み、演算増幅器の反転
入力端が測定コイルと、また電流結合回路を介して電流
実際値検出部とそれぞれ接続され、更に演算増幅器の負
帰還枝路にコンデンサと抵抗との並列回路が配置されて
いる。
【００１２】本発明の別の有利な構成によれば、実際値
の評価の平衡のために、コンデンサを切り離し得るスイ
ッチが負帰還枝路中にコンデンサに対して直列に配置さ
れており、また負帰還抵抗及び電流結合抵抗を切り離し
得るスイッチが負帰還抵抗と電流結合抵抗との接続点と
演算増幅器の反転入力端との間に配置されている。これ
らのスイッチは、実際値の増幅率を互いに無関係に、実
際値検出部の出力信号が変化の後に定常的な信号に等し
いように変更することを可能にする。
の評価の平衡のために、コンデンサを切り離し得るスイ
ッチが負帰還枝路中にコンデンサに対して直列に配置さ
れており、また負帰還抵抗及び電流結合抵抗を切り離し
得るスイッチが負帰還抵抗と電流結合抵抗との接続点と
演算増幅器の反転入力端との間に配置されている。これ
らのスイッチは、実際値の増幅率を互いに無関係に、実
際値検出部の出力信号が変化の後に定常的な信号に等し
いように変更することを可能にする。
【００１３】本発明の別の有利な構成によれば、実際値
検出部が少なくとも２つの測定コイルを含み、両測定コ
イルは傾斜磁束密度が零である平面に対して対称に配置
されている。複数の測定コイルの選定により、傾斜コイ
ルの組み込みの際の非対称性または傾斜コイルの運動に
より生ずる測定誤差が大幅に減ぜられる。
検出部が少なくとも２つの測定コイルを含み、両測定コ
イルは傾斜磁束密度が零である平面に対して対称に配置
されている。複数の測定コイルの選定により、傾斜コイ
ルの組み込みの際の非対称性または傾斜コイルの運動に
より生ずる測定誤差が大幅に減ぜられる。
【００１４】本発明の別の有利な構成によれば、測定コ
イルが測定領域の高周波シールドの外側に配置されてい
る。高周波シールド中で傾斜電流が変化する際に流れる
渦電流は、先ず傾斜コイルと高周波シールドとの間の空
間における磁束変化を弱めかつ抑制する。それにより生
じる測定誤差は、高周波シールドと測定コイルとの間の
間隔が小さく保たれるならば、著しく減ぜられる。
イルが測定領域の高周波シールドの外側に配置されてい
る。高周波シールド中で傾斜電流が変化する際に流れる
渦電流は、先ず傾斜コイルと高周波シールドとの間の空
間における磁束変化を弱めかつ抑制する。それにより生
じる測定誤差は、高周波シールドと測定コイルとの間の
間隔が小さく保たれるならば、著しく減ぜられる。
【００１５】本発明の別の有利な構成によれば、目標値
フィルタが目標値発信器と磁界調節器の目標値入力端と
の間に接続されている。このフィルタは多くの観点で有
利である。即ちそれはごく僅かではあるが更に渦電流補
償を可能にする。測定コイルのインダクタンス、測定コ
イルの内部抵抗及び積分回路の入力抵抗により決定され
る測定コイルの時定数がそれによって補償される。しか
し、それは、主としてアナログ−ディジタル変換器から
到来する目標値信号の平滑化の役割をする。
フィルタが目標値発信器と磁界調節器の目標値入力端と
の間に接続されている。このフィルタは多くの観点で有
利である。即ちそれはごく僅かではあるが更に渦電流補
償を可能にする。測定コイルのインダクタンス、測定コ
イルの内部抵抗及び積分回路の入力抵抗により決定され
る測定コイルの時定数がそれによって補償される。しか
し、それは、主としてアナログ−ディジタル変換器から
到来する目標値信号の平滑化の役割をする。
【００１６】本発明の別の有利な構成によれば、磁界調
節器の後に電流調節器が接続され、磁界調節器が電流調
節器に対する目標値を供給する。直列接続された両調節
器により傾斜磁界の調節が高い調節速度において非常に
安定である。
節器の後に電流調節器が接続され、磁界調節器が電流調
節器に対する目標値を供給する。直列接続された両調節
器により傾斜磁界の調節が高い調節速度において非常に
安定である。
【００１７】本発明の別の有利な構成によれば、３つの
電流供給部が、互いに垂直に向けられた傾斜磁界を発生
する３つの傾斜コイルの給電のために設けられており、
電流供給部は各傾斜磁界中に配置されている少なくとも
１つの測定コイルを有するそれぞれ１つの磁界調節器を
含んでおり、各調節器の実際値検出部がそれぞれ高域通
過フィルタを介して他の傾斜磁界の実際値検出部の出力
端と接続されており、また各調節器に実際値として、対
応する実際値検出部からの信号と他の実際値検出部の高
域通過フィルタされた実際値との和が供給されている。
測定コイルは互いに直交している傾斜に相応して、所望
の傾斜のみが測定信号中に表れるように、非常に正確に
傾斜磁界中で方向付けされていなくてはならない。許容
差により残留する残留結合は上記の高域通過フィルタを
介しての当該の勾配の正しい符号での供給により電子的
に減ぜられている。
電流供給部が、互いに垂直に向けられた傾斜磁界を発生
する３つの傾斜コイルの給電のために設けられており、
電流供給部は各傾斜磁界中に配置されている少なくとも
１つの測定コイルを有するそれぞれ１つの磁界調節器を
含んでおり、各調節器の実際値検出部がそれぞれ高域通
過フィルタを介して他の傾斜磁界の実際値検出部の出力
端と接続されており、また各調節器に実際値として、対
応する実際値検出部からの信号と他の実際値検出部の高
域通過フィルタされた実際値との和が供給されている。
測定コイルは互いに直交している傾斜に相応して、所望
の傾斜のみが測定信号中に表れるように、非常に正確に
傾斜磁界中で方向付けされていなくてはならない。許容
差により残留する残留結合は上記の高域通過フィルタを
介しての当該の勾配の正しい符号での供給により電子的
に減ぜられている。
【００１８】
【実施例】以下に本発明の実施例を図面により説明す
る。
る。
【００１９】図１には、核磁気共鳴撮像システムにおけ
る傾斜磁界の測定のために適した実際値検出部２の原理
的構成が示されている。傾斜磁界は位置分解能のために
空間的に一定の基本磁界に空間座標系ｘ、ｙ及びｚの座
標軸の方向に重畳され、空間座標ｘ，ｙ及びｚは、基本
磁界がｚ方向に向けられているように定められている。
この重畳は同時にも時間的に相前後しても行い得る。測
定すべき傾斜磁束密度ＢＧｒａｄの変化を検出するた
め、１つまたは複数の測定コイル４が測定機構内の適切
な個所に配置されている。図７には、ｚ方向の傾斜磁界
の変化を測定し得る２つの測定コイル４の適切な配置が
示されている。図１には実際値検出部２の原理を説明す
るため１つの測定コイル４のみが示されている。
る傾斜磁界の測定のために適した実際値検出部２の原理
的構成が示されている。傾斜磁界は位置分解能のために
空間的に一定の基本磁界に空間座標系ｘ、ｙ及びｚの座
標軸の方向に重畳され、空間座標ｘ，ｙ及びｚは、基本
磁界がｚ方向に向けられているように定められている。
この重畳は同時にも時間的に相前後しても行い得る。測
定すべき傾斜磁束密度ＢＧｒａｄの変化を検出するた
め、１つまたは複数の測定コイル４が測定機構内の適切
な個所に配置されている。図７には、ｚ方向の傾斜磁界
の変化を測定し得る２つの測定コイル４の適切な配置が
示されている。図１には実際値検出部２の原理を説明す
るため１つの測定コイル４のみが示されている。
【００２０】実際値検出部２は演算増幅器ＯＰを有する
積分回路５を含んでいる。積分回路５は２つの入力端６
及び８を有する。積分回路５の出力端は符号１０を付さ
れている。入力端６、８及び出力端１０のそれぞれ１つ
の端子は基準電位と接続されている。入力端６の他方の
端子は抵抗Ｒ１を介して、また入力端８の他方の端子は
抵抗Ｒ３を介して演算増幅器ＯＰの反転入力端と接続さ
れている。演算増幅器ＯＰの出力端は出力端１０の他方
の端子と接続されており、そこから傾斜磁界の間接的に
求められた磁束密度の実際値ＵＧｒａｄが出力される。
演算増幅器ＯＰの反転入力端と出力端との間にはコンデ
ンサＣ１と抵抗Ｒ２とが並列に接続されている。積分回
路５の入力端６は測定コイル４と接続されている。それ
によって入力端６に傾斜磁界の磁束密度変化の実際値Ｕ
Ｉｎｄが供給される。入力端８には、傾斜コイルを励磁
する電流の電流実際値ＵＳｔｒｏｍが供給されている。
積分回路５は両実際値ＵＩｎｄ及びＵＳｔｒｏｍに対し
て一次遅れ要素のように振舞う。しかし実際値ＵＩｎｄ
及びＵＳｔｒｏｍの評価は相異なるように選定され、磁
束密度ＢＧｒａｄが変化する際には出力信号ＵＧｒａｄ
がほぼ磁束密度変化の実際値ＵＩｎｄにより決定され、
また磁束密度ＢＧｒａｄが一定の際には出力信号ＵＧｒ
ａｄがほぼ電流実際値ＵＳｔｒｏｍにより決定される。
積分回路５を含んでいる。積分回路５は２つの入力端６
及び８を有する。積分回路５の出力端は符号１０を付さ
れている。入力端６、８及び出力端１０のそれぞれ１つ
の端子は基準電位と接続されている。入力端６の他方の
端子は抵抗Ｒ１を介して、また入力端８の他方の端子は
抵抗Ｒ３を介して演算増幅器ＯＰの反転入力端と接続さ
れている。演算増幅器ＯＰの出力端は出力端１０の他方
の端子と接続されており、そこから傾斜磁界の間接的に
求められた磁束密度の実際値ＵＧｒａｄが出力される。
演算増幅器ＯＰの反転入力端と出力端との間にはコンデ
ンサＣ１と抵抗Ｒ２とが並列に接続されている。積分回
路５の入力端６は測定コイル４と接続されている。それ
によって入力端６に傾斜磁界の磁束密度変化の実際値Ｕ
Ｉｎｄが供給される。入力端８には、傾斜コイルを励磁
する電流の電流実際値ＵＳｔｒｏｍが供給されている。
積分回路５は両実際値ＵＩｎｄ及びＵＳｔｒｏｍに対し
て一次遅れ要素のように振舞う。しかし実際値ＵＩｎｄ
及びＵＳｔｒｏｍの評価は相異なるように選定され、磁
束密度ＢＧｒａｄが変化する際には出力信号ＵＧｒａｄ
がほぼ磁束密度変化の実際値ＵＩｎｄにより決定され、
また磁束密度ＢＧｒａｄが一定の際には出力信号ＵＧｒ
ａｄがほぼ電流実際値ＵＳｔｒｏｍにより決定される。
【００２１】実際値検出部２は以下に説明する仕方で傾
斜磁界の実際値ＵＧｒａｄを形成する。磁束密度ＢＧｒ
ａｄが変化すると、測定コイル４が位置している場所に
おける磁束密度の振幅の時間的変化に相応する電圧ＵＩ
ｎｄが測定コイル４内に誘導される。誘導された電圧Ｕ
Ｉｎｄの積分により出力端１０に磁束密度勾配の写像が
得られる。積分された実際値ＵＧｒａｄのドリフトを阻
止するため、入力端８を介して、傾斜コイルを励磁する
電流の電流実際値ＵＳｔｒｏｍが供給される。それによ
って、図１による積分回路５は実際値ＵＩｎｄに対して
積分器のように挙動するように、コンデンサＣ１及び抵
抗Ｒ２により決定される時定数Ｔはミリ秒の範囲内にあ
る実際値ＵＩｎｄの信号継続時間よりもはるかに大きく
なければならない。他方において渦電流の減衰後は傾斜
コイルを励磁する電流は傾斜磁界の磁束密度に対する尺
度であり、従って複数の時定数Ｔの後に比例係数Ｒ２／
Ｒ３を有する電流実際値ＵＳｔｒｏｍは積分回路５の出
力信号ＵＧｒａｄを決定する。
斜磁界の実際値ＵＧｒａｄを形成する。磁束密度ＢＧｒ
ａｄが変化すると、測定コイル４が位置している場所に
おける磁束密度の振幅の時間的変化に相応する電圧ＵＩ
ｎｄが測定コイル４内に誘導される。誘導された電圧Ｕ
Ｉｎｄの積分により出力端１０に磁束密度勾配の写像が
得られる。積分された実際値ＵＧｒａｄのドリフトを阻
止するため、入力端８を介して、傾斜コイルを励磁する
電流の電流実際値ＵＳｔｒｏｍが供給される。それによ
って、図１による積分回路５は実際値ＵＩｎｄに対して
積分器のように挙動するように、コンデンサＣ１及び抵
抗Ｒ２により決定される時定数Ｔはミリ秒の範囲内にあ
る実際値ＵＩｎｄの信号継続時間よりもはるかに大きく
なければならない。他方において渦電流の減衰後は傾斜
コイルを励磁する電流は傾斜磁界の磁束密度に対する尺
度であり、従って複数の時定数Ｔの後に比例係数Ｒ２／
Ｒ３を有する電流実際値ＵＳｔｒｏｍは積分回路５の出
力信号ＵＧｒａｄを決定する。
【００２２】下記の関係を実際値検出部２の大きさを決
定する際に留意する必要がある。測定コイル４内に誘導
される電圧に対してはＵＩｎｄ＝（−）ｎｄφ／ｄｔの
関係が成り立つ。ここでｎは測定コイル４の巻回数、φ
は測定コイルを通る磁束である。
定する際に留意する必要がある。測定コイル４内に誘導
される電圧に対してはＵＩｎｄ＝（−）ｎｄφ／ｄｔの
関係が成り立つ。ここでｎは測定コイル４の巻回数、φ
は測定コイルを通る磁束である。
【００２３】測定コイル４を通る磁束φは測定コイル４
の場所における傾斜磁束密度ＢＧｒａｄ及び測定コイル
４の断面積Ａにより決定されている。傾斜コイルを励磁
する電流の実際値はＵＳｔｒｏｍで示されている。従っ
て実際値検出部２の出力信号ＵＧｒａｄに対して ＵＧｒａｄ＝−Ｒ２（ＵＩｎｄ／Ｒ１＋ＵＳｔｒｏｍ／
Ｒ３）／ （１＋ｊωＲ２Ｃ１） の関係が成り立つ。ここでωは円周波数、ｊは虚数の単
位である。
の場所における傾斜磁束密度ＢＧｒａｄ及び測定コイル
４の断面積Ａにより決定されている。傾斜コイルを励磁
する電流の実際値はＵＳｔｒｏｍで示されている。従っ
て実際値検出部２の出力信号ＵＧｒａｄに対して ＵＧｒａｄ＝−Ｒ２（ＵＩｎｄ／Ｒ１＋ＵＳｔｒｏｍ／
Ｒ３）／ （１＋ｊωＲ２Ｃ１） の関係が成り立つ。ここでωは円周波数、ｊは虚数の単
位である。
【００２４】最大傾斜Ｇｍａｘ、例えば１０ｍＴ／ｍは
傾斜コイルの感度及び傾斜コイルを通る最大電流により
定められている。最大傾斜Ｇｍａｘにおいて出力端に出
力電圧ＵＧｒａｄｍａｘが得られるものとする。最大磁
束密度ＢＧｒａｄｍａｘは、ＢＧｒａｄ＝０を有する平
面からの測定コイル４の距離を定める間隔ｘに関係して
いる。こうして測定コイル４を通る磁束密度ＢＧｒａｄ
は ＢＧｒａｄ＝ｘ・ＢＧｒａｄｍａｘ である。
傾斜コイルの感度及び傾斜コイルを通る最大電流により
定められている。最大傾斜Ｇｍａｘにおいて出力端に出
力電圧ＵＧｒａｄｍａｘが得られるものとする。最大磁
束密度ＢＧｒａｄｍａｘは、ＢＧｒａｄ＝０を有する平
面からの測定コイル４の距離を定める間隔ｘに関係して
いる。こうして測定コイル４を通る磁束密度ＢＧｒａｄ
は ＢＧｒａｄ＝ｘ・ＢＧｒａｄｍａｘ である。
【００２５】測定コイル４を通る磁束φは磁束密度ＢＧ
ｒａｄと測定コイル４の断面積Ａとの積である。磁束密
度ＢＧｒａｄは零から時間ｔ内に迅速に増大する際に得
られる。こうして最高可能な誘導される電圧は ＵＩｎｄｍａｘ＝ｎφ／ｔ である。
ｒａｄと測定コイル４の断面積Ａとの積である。磁束密
度ＢＧｒａｄは零から時間ｔ内に迅速に増大する際に得
られる。こうして最高可能な誘導される電圧は ＵＩｎｄｍａｘ＝ｎφ／ｔ である。
【００２６】誘導される最大電圧ＵＩｎｄｍａｘ及び演
算増幅器ＯＰの可能な最大出力電流により抵抗Ｒ１に対
する可能な最小値が得られる。測定コイル４のインダク
タンスＬ及び抵抗Ｒ１から決定される測定コイル４の時
定数は、測定を誤らないように、また調節を誤らせない
ように、十分に小さくなければならない。この時定数は
勾配の増大時間ｔよりも明らかに小さくなければならな
い。コンデンサＣ１は ＵＧｒａｄｍａｘ＝ＵＩｎｄｍａｘ・ｔ／Ｒ１Ｃ１ の関係から得られる。その際に、コンデンサＣ１が高い
絶縁抵抗を有することが注意されなければならない。な
ぜならば、さもなければ並列に接続されている抵抗Ｒ２
に影響するからである。測定コイル４が直列に複数接続
されている場合にはインダクタンスＬ及び誘導される電
流ＵＩｎｄは加算される。
算増幅器ＯＰの可能な最大出力電流により抵抗Ｒ１に対
する可能な最小値が得られる。測定コイル４のインダク
タンスＬ及び抵抗Ｒ１から決定される測定コイル４の時
定数は、測定を誤らないように、また調節を誤らせない
ように、十分に小さくなければならない。この時定数は
勾配の増大時間ｔよりも明らかに小さくなければならな
い。コンデンサＣ１は ＵＧｒａｄｍａｘ＝ＵＩｎｄｍａｘ・ｔ／Ｒ１Ｃ１ の関係から得られる。その際に、コンデンサＣ１が高い
絶縁抵抗を有することが注意されなければならない。な
ぜならば、さもなければ並列に接続されている抵抗Ｒ２
に影響するからである。測定コイル４が直列に複数接続
されている場合にはインダクタンスＬ及び誘導される電
流ＵＩｎｄは加算される。
【００２７】抵抗Ｒ２の大きさを決定するに当たって
は、時定数Ｒ２Ｃ１が期待すべき最長渦電流時定数より
も十分大きくなければならないということが考慮され
る。定常的状態に対しては、誘導される電圧ＵＩｎｄが
零であり、同時に最大磁束密度ＢＧｒａｄｍａｘが電流
実際値ＵＳｔｒｏｍｍａｘにおいて得られるということ
が成り立つ。抵抗Ｒ３は ｜ＵＧｒａｄｍａｘ／ＵＳｔｒｏｍｍａｘ｜＝Ｒ２／Ｒ３ が成立するように選定される。
は、時定数Ｒ２Ｃ１が期待すべき最長渦電流時定数より
も十分大きくなければならないということが考慮され
る。定常的状態に対しては、誘導される電圧ＵＩｎｄが
零であり、同時に最大磁束密度ＢＧｒａｄｍａｘが電流
実際値ＵＳｔｒｏｍｍａｘにおいて得られるということ
が成り立つ。抵抗Ｒ３は ｜ＵＧｒａｄｍａｘ／ＵＳｔｒｏｍｍａｘ｜＝Ｒ２／Ｒ３ が成立するように選定される。
【００２８】図１による回路の周波数特性の解析は、実
際値検出部２が磁束密度の変化から磁束密度の値を形成
することを示す。高い周波数ωではωＲ２Ｃ１≫１にな
る。従って、高い周波数に対しては ＵＧｒａｄ＝−（ＵＩｎｄ／Ｒ１＋ＵＳｔｒｏｍ／Ｒ
３）Ｒ２／ｊωＲ２Ｃ１ が成立する。
際値検出部２が磁束密度の変化から磁束密度の値を形成
することを示す。高い周波数ωではωＲ２Ｃ１≫１にな
る。従って、高い周波数に対しては ＵＧｒａｄ＝−（ＵＩｎｄ／Ｒ１＋ＵＳｔｒｏｍ／Ｒ
３）Ｒ２／ｊωＲ２Ｃ１ が成立する。
【００２９】さらにＵＧｒａｄに対する誘導される電圧
ＵＩｎｄの割合は周波数の上昇と共にますます電流実際
値ＵＳｔｒｏｍの割合を凌駕するので、ＵＧｒａｄに対
する式は ＵＧｒａｄ＝−ＵＩｎｄ／ｊωＲ１Ｃ１ として簡単化することができる。これは純粋の積分器の
式に相当する。
ＵＩｎｄの割合は周波数の上昇と共にますます電流実際
値ＵＳｔｒｏｍの割合を凌駕するので、ＵＧｒａｄに対
する式は ＵＧｒａｄ＝−ＵＩｎｄ／ｊωＲ１Ｃ１ として簡単化することができる。これは純粋の積分器の
式に相当する。
【００３０】周波数ω＝０では電流、勾配及び磁束は一
定である。磁束変化がもはや生じないので、誘導電圧Ｕ
Ｉｎｄは零である。電圧ＵＧｒａｄに対する式は定常的
状態では ＵＧｒａｄ＝−ＵＳｔｒｏｍ・Ｒ２／Ｒ３ として簡単化される。
定である。磁束変化がもはや生じないので、誘導電圧Ｕ
Ｉｎｄは零である。電圧ＵＧｒａｄに対する式は定常的
状態では ＵＧｒａｄ＝−ＵＳｔｒｏｍ・Ｒ２／Ｒ３ として簡単化される。
【００３１】傾斜磁界を調節するための完全な調節回路
が図２にブロック回路図で示されている。目標値発生器
と接続されている調節回路の入力端２０と磁界調節器２
４の目標値入力端２２との間にフィルタ２６が配置され
ている。フィルタ２６は主として、一般にアナログ-デ
ィジタル変換器から到来する目標値信号の平滑化に用い
られる。同時にフィルタ２６により目標値設定のごく僅
かな渦電流補正も行われ得るし、また測定コイル４の時
定数も補償される。磁界調節器２４の後に電流調節器２
８が接続されており、その出力端は終段３０と接続され
ている。終段３０は傾斜コイル３２と接続されている。
電流実際値検出部は電流検出抵抗３４と差増幅器３６と
から成っている。電流検出抵抗３４は傾斜コイル３２の
電流回路に配置されている。電流検出抵抗３４に生ずる
電圧を前処理するのに差増幅器３６が用いられ、この差
増幅器３６が電流調節器２８及び実際値検出部２に対す
る電流実際値ＵＳｔｒｏｍを供給する。傾斜磁界中に配
置されている測定コイル４は負の温度係数を有する抵抗
３８を介して実際値検出部２の入力端６と接続されてい
る。抵抗３８は測定コイル４の温度に依存する抵抗変化
を補償する。実際値検出部２の出力端１０は、レベル整
合に用いられる別の加算器４０を介して磁界調節器２４
の実際値入力端４２と接続されている。
が図２にブロック回路図で示されている。目標値発生器
と接続されている調節回路の入力端２０と磁界調節器２
４の目標値入力端２２との間にフィルタ２６が配置され
ている。フィルタ２６は主として、一般にアナログ-デ
ィジタル変換器から到来する目標値信号の平滑化に用い
られる。同時にフィルタ２６により目標値設定のごく僅
かな渦電流補正も行われ得るし、また測定コイル４の時
定数も補償される。磁界調節器２４の後に電流調節器２
８が接続されており、その出力端は終段３０と接続され
ている。終段３０は傾斜コイル３２と接続されている。
電流実際値検出部は電流検出抵抗３４と差増幅器３６と
から成っている。電流検出抵抗３４は傾斜コイル３２の
電流回路に配置されている。電流検出抵抗３４に生ずる
電圧を前処理するのに差増幅器３６が用いられ、この差
増幅器３６が電流調節器２８及び実際値検出部２に対す
る電流実際値ＵＳｔｒｏｍを供給する。傾斜磁界中に配
置されている測定コイル４は負の温度係数を有する抵抗
３８を介して実際値検出部２の入力端６と接続されてい
る。抵抗３８は測定コイル４の温度に依存する抵抗変化
を補償する。実際値検出部２の出力端１０は、レベル整
合に用いられる別の加算器４０を介して磁界調節器２４
の実際値入力端４２と接続されている。
【００３２】差増幅器３６の出力端と実際値検出部２の
入力端８との間には分圧器４４とその後に接続されてい
る低域通過フィルタ４６とが配置されている。低域通過
フィルタ４６は直列に配置されている抵抗Ｒ４と交差回
路に配置されているコンデンサＣ２及び抵抗Ｒ５から成
る直列回路とから成っている。この低域通過フィルタ４
６の機能は後に図５中の電流実際値の信号経過により説
明する。
入力端８との間には分圧器４４とその後に接続されてい
る低域通過フィルタ４６とが配置されている。低域通過
フィルタ４６は直列に配置されている抵抗Ｒ４と交差回
路に配置されているコンデンサＣ２及び抵抗Ｒ５から成
る直列回路とから成っている。この低域通過フィルタ４
６の機能は後に図５中の電流実際値の信号経過により説
明する。
【００３３】実際値検出部２の平衡及び調整のために、
一方ではスイッチＳ１ないしＳ３が、他方では可調整抵
抗Ｒ１，Ｒ３及び分圧器４４が用いられる。スイッチＳ
１は負帰還コンデンサＣ１に対して直列に接続されてお
り、負帰還回路網からコンデンサＣ１を切り離すのに用
いられる。スイッチＳ２は負帰還抵抗Ｒ２と電流結合抵
抗Ｒ３との接続点と演算増幅器ＯＰの反転入力端との間
に配置されている。スイッチＳ２により抵抗Ｒ２及びＲ
３が切り離される。スイッチＳ３はコンデンサＣ１に対
して並列に配置されており、スイッチＳ３によりコンデ
ンサＣ１が放電される。回路は、動的過程の振幅と定常
的過程の振幅との間の滑らかな移行が達成されるよう
に、平衡されなければならない。こうして、例えば第１
の平衡ステップでは抵抗Ｒ２及びＲ３がスイッチＳ２に
より切り離されている。零から特定の電流への勾配電流
の変化は、渦電流効果の減衰の後に零からＵＧｒａｄ１
への電圧変化に通ずる。第２の平衡ステップではスイッ
チＳ２が閉じられている。それによって抵抗Ｒ２及びＲ
３が接続されている。同時にスイッチＳ１は開かれてお
り、従ってコンデンサＣ１は切り離されている。定常的
状態では出力端１０における一定の電流実際値ＵＳｔｒ
ｏｍから電圧ＵＧｒａｄ２が得られる。抵抗Ｒ２又はＲ
３の変更により（ここでは抵抗Ｒ３が変更可能）、電圧
ＵＧｒａｄ２が電圧ＵＧｒａｄ１に等しく設定される。
もちろん回路の平衡は、ＵＧｒａｄ１＝ＵＧｒａｄ２と
なるまで抵抗Ｒ１が変更されることによっても得ること
ができる。
一方ではスイッチＳ１ないしＳ３が、他方では可調整抵
抗Ｒ１，Ｒ３及び分圧器４４が用いられる。スイッチＳ
１は負帰還コンデンサＣ１に対して直列に接続されてお
り、負帰還回路網からコンデンサＣ１を切り離すのに用
いられる。スイッチＳ２は負帰還抵抗Ｒ２と電流結合抵
抗Ｒ３との接続点と演算増幅器ＯＰの反転入力端との間
に配置されている。スイッチＳ２により抵抗Ｒ２及びＲ
３が切り離される。スイッチＳ３はコンデンサＣ１に対
して並列に配置されており、スイッチＳ３によりコンデ
ンサＣ１が放電される。回路は、動的過程の振幅と定常
的過程の振幅との間の滑らかな移行が達成されるよう
に、平衡されなければならない。こうして、例えば第１
の平衡ステップでは抵抗Ｒ２及びＲ３がスイッチＳ２に
より切り離されている。零から特定の電流への勾配電流
の変化は、渦電流効果の減衰の後に零からＵＧｒａｄ１
への電圧変化に通ずる。第２の平衡ステップではスイッ
チＳ２が閉じられている。それによって抵抗Ｒ２及びＲ
３が接続されている。同時にスイッチＳ１は開かれてお
り、従ってコンデンサＣ１は切り離されている。定常的
状態では出力端１０における一定の電流実際値ＵＳｔｒ
ｏｍから電圧ＵＧｒａｄ２が得られる。抵抗Ｒ２又はＲ
３の変更により（ここでは抵抗Ｒ３が変更可能）、電圧
ＵＧｒａｄ２が電圧ＵＧｒａｄ１に等しく設定される。
もちろん回路の平衡は、ＵＧｒａｄ１＝ＵＧｒａｄ２と
なるまで抵抗Ｒ１が変更されることによっても得ること
ができる。
【００３４】測定コイル４は、所望の傾斜のみが測定信
号中に現われるように、非常に正確に空間座標ｘ、ｙ及
びｚ内の傾斜磁界に向けられなければならない。残留す
る残留結合は脱結合回路網５０を介して他の両傾斜の実
際値の正しい符号に基づく供給により減ぜられている。
号中に現われるように、非常に正確に空間座標ｘ、ｙ及
びｚ内の傾斜磁界に向けられなければならない。残留す
る残留結合は脱結合回路網５０を介して他の両傾斜の実
際値の正しい符号に基づく供給により減ぜられている。
【００３５】図２中には例えばｚ方向の傾斜磁界に対す
る調節回路が示されている。脱結合のために、主とし
て、実際値検出部２並びに調節器２４及び２８がｘ及び
ｙ方向の傾斜磁界の投入の際に能動状態にとどまるの
で、他の傾斜磁界の実際値ＵＧｒａｄｘ及びＵＧｒａｄ
ｙが両脱結合回路網５０を介して加算器４０に供給され
ている。こうして、ｚ方向の傾斜磁界に対し正確に向け
られていない測定コイル４から受け取られたｘ又はｙ傾
斜磁界の信号が補償される。
る調節回路が示されている。脱結合のために、主とし
て、実際値検出部２並びに調節器２４及び２８がｘ及び
ｙ方向の傾斜磁界の投入の際に能動状態にとどまるの
で、他の傾斜磁界の実際値ＵＧｒａｄｘ及びＵＧｒａｄ
ｙが両脱結合回路網５０を介して加算器４０に供給され
ている。こうして、ｚ方向の傾斜磁界に対し正確に向け
られていない測定コイル４から受け取られたｘ又はｙ傾
斜磁界の信号が補償される。
【００３６】実際値ＵＧｒａｄｘ及びＵＧｒａｄｙはそ
れぞれ高域通過フィルタ５２による高域通過フィルタリ
ングの後に実際値ＵＧｒａｄｚに加算されている。ポテ
ンショメータ５４により脱結合が正確に設定され得るの
で、実際値ＵＧｒａｄｚに対する測定コイル４が正確に
向けられていない際には結合が電子的に除去されてい
る。
れぞれ高域通過フィルタ５２による高域通過フィルタリ
ングの後に実際値ＵＧｒａｄｚに加算されている。ポテ
ンショメータ５４により脱結合が正確に設定され得るの
で、実際値ＵＧｒａｄｚに対する測定コイル４が正確に
向けられていない際には結合が電子的に除去されてい
る。
【００３７】図３には例として傾斜磁界の時間的経過が
示されている。この時間的経過は台形状であり、上昇時
間はミリ秒のオーダーである。磁界密度の変化に基づい
て測定コイル４に、図４に経過を示されている電圧ＵＩ
ｎｄが誘導される。傾斜磁界の磁束密度が一定に上昇す
る際には電圧は一定である。信号は、傾斜磁界が変化す
るときにのみ生ずる。
示されている。この時間的経過は台形状であり、上昇時
間はミリ秒のオーダーである。磁界密度の変化に基づい
て測定コイル４に、図４に経過を示されている電圧ＵＩ
ｎｄが誘導される。傾斜磁界の磁束密度が一定に上昇す
る際には電圧は一定である。信号は、傾斜磁界が変化す
るときにのみ生ずる。
【００３８】傾斜コイルの励磁電流の尺度である図５中
の電流実際値ＵＳｔｒｏｍは各磁界変化の終了時に過上
昇を示す。傾斜コイルのこの付加された励磁は渦電流に
基づく傾斜磁界の減弱を補償する。実際値ＵＳｔｒｏｍ
におけるこの電流過上昇を抑制するため、図２中に示さ
れている低域通過フィルタ４６が電流実際値ＵＳｔｒｏ
ｍの信号の流れの中に配置されている。それにより電流
実際値は公知の渦電流補償の逆の向きに、即ち”デコン
ベンセーション”の向きに変えられている。しかしここ
では、渦電流補償と対照的に、誤差が既に非常に小さ
く、かつどのような渦電流時定数及び振幅を考慮に入れ
るべきかがほぼ知られているので、ＵＳｔｒｏｍの信号
路中の固定的な低域通過フィルタ要素で十分である。こ
うしてほぼＵＧｒａｄの理想的形状が得られる。
の電流実際値ＵＳｔｒｏｍは各磁界変化の終了時に過上
昇を示す。傾斜コイルのこの付加された励磁は渦電流に
基づく傾斜磁界の減弱を補償する。実際値ＵＳｔｒｏｍ
におけるこの電流過上昇を抑制するため、図２中に示さ
れている低域通過フィルタ４６が電流実際値ＵＳｔｒｏ
ｍの信号の流れの中に配置されている。それにより電流
実際値は公知の渦電流補償の逆の向きに、即ち”デコン
ベンセーション”の向きに変えられている。しかしここ
では、渦電流補償と対照的に、誤差が既に非常に小さ
く、かつどのような渦電流時定数及び振幅を考慮に入れ
るべきかがほぼ知られているので、ＵＳｔｒｏｍの信号
路中の固定的な低域通過フィルタ要素で十分である。こ
うしてほぼＵＧｒａｄの理想的形状が得られる。
【００３９】図７には核磁気共鳴撮像システムにおける
測定コイル４の空間的配置の概要が示されている。高周
波管６０の内部に傾斜磁界がｚ方向に、即ち高周波管６
０の長手方向に発生されなければならない。傾斜磁界Ｂ
Ｇｒａｄ＝０である平面はハッチングを施した面６１に
より示されている。この零平面６１に対して対称に間隔
ｘをおいてそれぞれ測定コイル４が高周波管６０の回り
に巻かれている。測定コイル４は電気的に直列に接続さ
れており、傾斜磁界が時間的に変化する場合には、測定
コイル４の誘導された個々の電圧から合成される電圧Ｕ
Ｉｎｄを与える。
測定コイル４の空間的配置の概要が示されている。高周
波管６０の内部に傾斜磁界がｚ方向に、即ち高周波管６
０の長手方向に発生されなければならない。傾斜磁界Ｂ
Ｇｒａｄ＝０である平面はハッチングを施した面６１に
より示されている。この零平面６１に対して対称に間隔
ｘをおいてそれぞれ測定コイル４が高周波管６０の回り
に巻かれている。測定コイル４は電気的に直列に接続さ
れており、傾斜磁界が時間的に変化する場合には、測定
コイル４の誘導された個々の電圧から合成される電圧Ｕ
Ｉｎｄを与える。
【００４０】図８には、高周波管６０の高周波シールド
６２上に直接巻かれている測定コイル４の断面が示され
ている。高周波管６０の内部空間には測定コイル４の近
傍に高周波共振器６４の構成部分が位置している。測定
コイル４はここでは測定領域の外側に、かつ高周波シー
ルド６２の外側に配置されているので、測定誤差が生ず
る。勾配の理想的な経過が測定領域の外側にもはや与え
られておらず、従って誘導される電圧の計算のための考
察は基準値にしか通じない。高周波シールド６２自体の
中に渦電流が流れるので、傾斜電流が変化すると先ず傾
斜コイルとシールドとの間の空間内の磁束変化の減弱及
び排除が行われる。それにより生ずる測定誤差は、高周
波シールド６２と測定コイル４との間の間隔が小さく保
たれているならば、即ち測定コイル４がシールド６３の
上に最良には直接に載っているならば、少なくとも強く
減ぜられる。渦電流による傾斜磁界の減弱及び排除の影
響は、場合によってはフィルタ２６における適当な渦電
流補償によりほぼ補償され得る。
６２上に直接巻かれている測定コイル４の断面が示され
ている。高周波管６０の内部空間には測定コイル４の近
傍に高周波共振器６４の構成部分が位置している。測定
コイル４はここでは測定領域の外側に、かつ高周波シー
ルド６２の外側に配置されているので、測定誤差が生ず
る。勾配の理想的な経過が測定領域の外側にもはや与え
られておらず、従って誘導される電圧の計算のための考
察は基準値にしか通じない。高周波シールド６２自体の
中に渦電流が流れるので、傾斜電流が変化すると先ず傾
斜コイルとシールドとの間の空間内の磁束変化の減弱及
び排除が行われる。それにより生ずる測定誤差は、高周
波シールド６２と測定コイル４との間の間隔が小さく保
たれているならば、即ち測定コイル４がシールド６３の
上に最良には直接に載っているならば、少なくとも強く
減ぜられる。渦電流による傾斜磁界の減弱及び排除の影
響は、場合によってはフィルタ２６における適当な渦電
流補償によりほぼ補償され得る。
【図１】本発明の実際値検出部の原理的構成を示す接続
図である。
図である。
【図２】本発明の実際値検出部を含む傾斜磁界の調節の
ための調節回路の接続図である。
ための調節回路の接続図である。
【図３】傾斜磁界の台形の時間的経過を示す線図であ
る。
る。
【図４】傾斜磁界が図３に示されているように変化する
ときの測定コイルに誘導される電圧の時間的経過を示す
線図である。
ときの測定コイルに誘導される電圧の時間的経過を示す
線図である。
【図５】傾斜磁界が図３に示されているように変化する
ときの傾斜磁界の電流回路に配置されている電流測定抵
抗に生ずる電圧の時間的経過を示す線図である。
ときの傾斜磁界の電流回路に配置されている電流測定抵
抗に生ずる電圧の時間的経過を示す線図である。
【図６】傾斜磁界が図３に示されているように変化する
ときの実際値検出部により形成される傾斜磁界の実際値
の時間的経過を示す線図である。
ときの実際値検出部により形成される傾斜磁界の実際値
の時間的経過を示す線図である。
【図７】ｚ方向（長手方向）の傾斜磁界の測定のために
設けられている２つのコイルの配置構成図である。
設けられている２つのコイルの配置構成図である。
【図８】直接に高周波シールドの上に配置されている測
定コイルの断面図である。
定コイルの断面図である。
２ 実際値検出部 ４ 測定コイル ５ 積分回路 ６、８入力端 １０ 出力端 ２０ 調節回路の入力端 ２２ 目標値入力端 ２４ 磁界調節器 ２６ フィルタ ２８ 電流調節器 ３０ 終段 ３２ 傾斜コイル ３４ 電流検出抵抗 ３６ 差増幅器 ３８ 負の温度係数を有する抵抗 ４０ 加算器 ４２ 実際値入力端 ４４ 分圧器 ４６ 低域通過フィルタ ５０ 脱結合回路網 ５２ 高域通過フィルタ ５４ ポテンショメータ ６０ 高周波管 ６１ ハッチングを施された面 ６２ 高周波シールド ６４ 高周波共振器 Ｃ１，Ｃ２ コンデンサ ＯＰ 演算増幅器 Ｒ１〜Ｒ５ 抵抗 Ｓ１〜Ｓ３ スイッチ ＢＧｒａｄ 傾斜磁束密度 ＢＧｒａｄｍａｘ 傾斜磁界の最大磁束密度 Ｇｍａｘ 最大傾斜 ＵＧｒａｄ 磁束密度の実際値 ＵＧｒａｄｍａｘ 磁束密度の最大実際値 ＵＩｎｄ 傾斜磁界の磁束密度の変化の実際値ＵＳｔｒｏｍ 傾斜コイルの電流実際値 ＵＳｔｒｏｍｍａｘ 傾斜コイルの最大電流値
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (56)参考文献 特開 平１−175843（ＪＰ，Ａ) 特開 平２−46827（ＪＰ，Ａ) 特開 昭64−64639（ＪＰ，Ａ) 特開 昭59−231439（ＪＰ，Ａ) 実開 平２−32806（ＪＰ，Ｕ) (58)調査した分野(Int.Cl.7，ＤＢ名) A61B 5/055
Claims (11)
- 【請求項１】 傾斜磁界を発生するための傾斜コイル
（３２）と、傾斜コイルに電流を供給する電流供給部
と、目標値に関係して傾斜磁界の磁束密度を調節する磁
界調節器（２４）と、傾斜磁界の磁束密度の変化を検出
し、積分回路により傾斜磁界の磁束密度の実際値を形成
する実際値検出部（２）とを備えた核磁気共鳴撮像シス
テムにおいて、電流実際値検出部（３４、３６）が傾斜
コイル（３２）の電流回路内に配置され、傾斜コイル
（３２）に供給される電流の実際値（ＵＳｔｒｏｍ）が
実際値検出部（２）に安定化のため供給され、積分回路
（５）が磁束密度変化の実際値（ＵＩｎｄ）及び電流実
際値（ＵＳｔｒｏｍ）に対して一次遅れ要素として作用
せしめられ、両実際値（ＵＩｎｄ、ＵＳｔｒｏｍ）に対
する評価が相異なるように選定され、積分回路（５）の
出力信号（ＵＧｒａｄ）が遅延され且つ評価された両実
際値（ＵＩｎｄ、ＵＳｔｒｏｍ）の和から形成され、両
実際値（ＵＩｎｄ、ＵＳｔｒｏｍ）に対する評価は、傾
斜磁界の磁束密度が変化する場合には出力信号（ＵＧｒ
ａｄ）がほぼ磁束密度変化の実際値（ＵＩｎｄ）により
決定され、傾斜磁界の磁束密度が一定の場合には出力信
号（ＵＧｒａｄ）がほぼ電流実際値（ＵＳｔｒｏｍ）に
より決定されるように定められ、磁束密度の各変化の終
了時における出力信号（ＵＧｒａｄ）が電流実際値（Ｕ
Ｓｔｒｏｍ）により決定される定常出力信号に等しいこ
とを特徴とする核磁気共鳴撮像システム。 - 【請求項２】 実際値検出部（２）が傾斜磁界中に配置
されている少なくとも１つの測定コイル（４）を含んで
いることを特徴とする請求項１記載の核磁気共鳴撮像シ
ステム。 - 【請求項３】 電流実際値検出器（３４、３６）が低域
通過フィルタ（４６）を介して積分回路（５）と接続さ
れていることを特徴とする請求項１又は２記載の核磁気
共鳴撮像システム。 - 【請求項４】 安定化される積分回路（５）が演算増幅
器（ＯＰ）を含み、演算増幅器（ＯＰ）の反転入力端が
測定コイル（４）と、また電流結合回路（Ｒ３）を介し
て電流実際値検出部（３４、３６）とそれぞれ接続さ
れ、更に演算増幅器（ＯＰ）の負帰還枝路にコンデンサ
（Ｃ１）と抵抗（Ｒ２）との並列回路が配置されている
ことを特徴とする請求項１〜３のいずれか１つに記載の
核磁気共鳴撮像システム。 - 【請求項５】 実際値の評価の平衡のために、コンデン
サ（Ｃ１）を切り離し得るスイッチ（Ｓ１）が演算増幅
器の負帰還枝路内にコンデンサ（Ｃ１）に対し直列に配
置され、演算増幅器の負帰還抵抗（Ｒ２）及び電流結合
抵抗（Ｒ３）を切り離し得るスイッチ（Ｓ２）が負帰還
抵抗（Ｒ２）と電流結合抵抗（Ｒ３）との接続点と演算
増幅器の反転入力端との間に配置されていることを特徴
とする請求項４記載の核磁気共鳴撮像システム。 - 【請求項６】 実際値検出部（２）が、傾斜磁束密度が
零である平面（６１）に対して対称に配置されている少
なくとも２つの測定コイル（４）を含んでいることを特
徴とする請求項１〜５のいずれか１つに記載の核磁気共
鳴撮像システム。 - 【請求項７】 ２つの測定コイル（４）が電気的に直列
に接続されていることを特徴とする請求項６記載の核磁
気共鳴撮像システム。 - 【請求項８】 測定コイル（４）が銅線で巻かれてお
り、銅線の銅抵抗の温度による変化が負の温度係数を有
する付加抵抗（３８）により補償されることを特徴とす
る請求項２〜７のいずれか１つに記載の核磁気共鳴撮像
システム。 - 【請求項９】 目標値フィルタ（２６）が目標値発信器
と磁界調節器（２４）の目標値入力端との間に接続され
ていることを特徴とする請求項１〜８のいずれか１つに
記載の核磁気共鳴撮像システム。 - 【請求項１０】 磁界調節器（２４）の出力側に電流調
節器（２８）が接続され、磁界調節器（２４）が電流調
節器（２８）に対する目標値を供給することを特徴とす
る請求項１〜９のいずれか1つに核磁気共鳴撮像システ
ム。 - 【請求項１１】 ３つの電流供給部（２４）が互いに垂
直に向けられた傾斜磁界を発生する３つの傾斜コイルの
給電のために設けられ、電流供給部はそれぞれ傾斜磁界
中に配置された少なくとも１つの測定コイル（４）を有
するそれぞれ１つの磁界調節器（２４）を含み、各調節
器（２４）の実際値検出部（２）が高域通過フィルタ
（５２）を介して他の傾斜磁界の実際値検出部（２）と
接続され、各調節器（２４）に実際値として、対応する
実際値検出部からの信号（ＵＧｒａｄｚ）と他の実際値
検出部からの高域通過フィルタされた実際値（ＵＧｒａ
ｄｘ、ＵＧｒａｄｙ）との和が供給されることを特徴と
する請求項１〜１０のいずれか1つに記載の核磁気共鳴
撮像システム。
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