局部线圈和用于无线能量传输的系统技术方案

本发明专利技术涉及一种具有能量供应装置的局部线圈、一种由能量发送装置和局部线圈组成的系统以及一种用于运行该系统的方法。局部线圈具有能量存储器、时钟控制器和用于从能量发送装置无线地接收能量的能量接收装置。局部线圈的时钟控制器被设计为与外部时钟源同步。时钟控制器与能量供应装置信号连接，并且时钟控制器被设计为，经由能量接收装置依据同步来控制能量接收。

Local coils and systems for wireless energy transmission

【技术实现步骤摘要】
局部线圈和用于无线能量传输的系统
本专利技术涉及一种局部线圈和一种由局部线圈和能量发送装置组成的、用于局部线圈的无线能量传输的系统。
技术介绍
磁共振断层成像设备是成像装置，其为了对检查对象进行成像而利用强外部磁场使检查对象的核自旋对齐，并且通过交变磁场激励核自旋围绕该对齐进动。从该激励状态到具有较低能量的状态的自旋的进动或返回继而产生交变磁场作为响应，其也被称为磁共振信号，该磁共振信号经由天线接收。借助梯度磁场，向信号施加位置编码，随后可以将接收到的信号与体元素相关联。然后分析接收到的信号并且提供检查对象的三维成像显示。所产生的显示说明了自旋的空间密度分布。为了改善信噪比，并且为了通过并行扫描加速图像采集，越来越多的接收天线以称为局部线圈矩阵的天线矩阵的形式尽可能靠近患者的身体地布置。为了传输在局部线圈或局部线圈矩阵中接收到的信号通常使用电缆连接。然而，电缆在此在激励脉冲期间也作为天线起作用，从而必须设置特殊的安全措施，例如外罩波陷波器(Mantelwellensperren)，以使患者不受到危害。此外，电缆的操作也很麻烦。还可以使用局部线圈来转换或数字化所接收的磁共振信号并将其传输到磁共振断层成像设备。然而，为了对前置放大器和转换器进行供电还需要电池，而电池仅能够度过有限的时间，并且因此妨碍了磁共振断层成像设备的连续运行。在使用无线能量传输的情况下，一方面可能会干扰磁共振信号，另一方面，通常将多个局部线圈安置在患者上，以便在检查期间不必进行更换，并且不会浪费磁共振断层成像设备的宝贵的检查时间。在此，局部线圈的无线能量传输可能会相互影响和干扰。文献DE102012210507B4公开了一种用于磁共振成像系统的局部线圈和磁共振成像系统，其中局部线圈或磁共振成像系统被设计为用于无线地传输运行能量或参考信号。
技术实现思路
因此，本专利技术要解决的技术问题是，提供一种容易操作的局部线圈。该技术问题通过根据本专利技术的局部线圈和根据本专利技术的系统来解决。根据本专利技术的局部线圈具有能量供应装置。能量供应装置被设计为在运行中向局部线圈的耗电器或有源部件供应能量。有源部件例如是前置放大器，诸如低噪声放大器(LNA)、混频器、振荡器、A/D转换器或者用于将所接收的磁共振信号传输到磁共振断层成像设备的发送器。能量供应装置优选地被设计为，用于确保至少一个图像采集的所有磁共振信号的完整传输。因此，能量供应装置还具有能量存储器，能量存储器被设计为，在无线能量供应中断或暂停的情况下也确保传输进行。下面还给出示例性的能量存储器。此外，能量供应装置还具有能量接收装置，能量接收装置被设计为，无线地从外部的能量发送装置接收能量，以便保持局部线圈的耗电器处于运行中。在此，无线能量传输中的中断通过能量存储器度过，其中能量接收装置在这些中断之间对能量存储器再次充电。能量接收装置例如可以是线圈，其通过感应从近场中的能量发送装置接收能量，而不会将电磁波大规模地发射到自由空间中。在此，“不会大规模地发射”应理解为，所传输能量的少于50％、25％、10％、5％或1％的部分被发射到空间中。此外，根据本专利技术的局部线圈还包括时钟控制器。时钟控制器被设计为与外部时钟源同步，如下面详细进行解释的。时钟控制器经由信号连接与能量供应装置连接，并且被设计为，经由能量接收装置依据同步来控制能量接收。“控制”特别是理解为，时钟控制器预先给定了时间间隔，在该时间间隔中能量供应装置无线地接收能量。“依据”特别是理解为，时间点和/或时间间隔的持续时间取决于同步。以有利的方式，通过时钟控制器和能量接收装置可以预先确定，局部线圈何时无线地接收能量，从而能够避免多个局部线圈之间的相互作用。在可能的实施方式中，时钟控制器具有用于与外部时钟源同步的同步输入端。例如可以想到，时钟控制器具有天线，以便接收额外的同步信号。时钟控制器还可以使用磁共振断层成像的激励脉冲或梯度信号作为同步信号。还可以想到，时钟供应的内部时钟，其仅以较长的间隔与磁共振断层成像设备同步，例如在充电托盘中。最后，磁共振断层成像设备和时钟控制器也可以通过外部的第三时钟源同步。以有利的方式，同步输入端允许使多个局部线圈以及磁共振断层成像设备同步，从而使这些局部线圈以及磁共振断层成像设备同时运行，而不会在无线能量供应时相互干扰或者使能量发送装置过载。在根据本专利技术的局部线圈的可想到的实施方式中，同步输入端与能量接收装置信号连接。同步输入端具有解调器，其被设计为，将从能量接收装置接收的外部同步信号解调并将其转发到时钟控制器。解调器以有利的方式允许在没有可能干扰运行的附加信号路径或射频的情况下将同步信号传输到局部线圈的时钟控制器。在根据本专利技术的局部线圈的可想到的实施方式中，时钟控制器与无线通信装置信号连接。在此，时钟控制器或能量供应装置被设计为，经由通信装置发送关于能量存储器的充电状态的信息。例如，可以以频分复用、时分复用和/或数字的方式将信息与MRT信号一起传输。然而，还可以想到使用独立的双向无线传输来传输能够以较低带宽工作的控制命令。以有利的方式，关于充电状态的信息使得能够最佳地协调多个局部线圈的能量供应，从而能量传输装置以较低的功率就足够应对。在可能的实施方式中，根据本专利技术的局部线圈的能量接收装置具有带有失谐装置的感应线圈，并且时钟控制器被设计为，用于控制该失谐装置。例如，失谐装置可以通过可切换的电容或电感实现。还可以想到诸如PIN二极管的高频开关，其将电路或线路短路或断开。感应线圈优选地被设计为，通过感应在相应发送线圈的交变磁场中谐振地获取能量。时钟控制器优选地被设计为，在时间间隔中使感应线圈失谐，其中另外的局部线圈的另外的时钟控制器关断其失谐以用于进行无线能量传输。以有利的方式，由时钟控制器切换的失谐装置避免了不同局部线圈中的多个感应线圈之间的相互作用，这种相互作用可能通过多个谐振振荡电路的耦合导致失谐并且因此导致变坏的能量传输。在可想到的实施方式中，根据本专利技术的局部线圈具有电容、超级电容(Supercap)或可充电电池作为能量存储器。还可以想到可快速充电的能量存储器和具有高容量的能量存储器的组合，例如超级电容和锂电池，以便将短的充电时间与大的容量相结合。这些可充电能量存储器有利地能够针对无线能量传输的短暂或甚至较长时间的中断确保局部线圈的能量供应。在此，电容和超级电容在非常短的时间内再次充电，而超级电容和可充电电池还可以度过能量传输的更长时间的暂停。根据本专利技术的系统具有多个根据本专利技术的局部线圈、能量发送装置和时钟源。时钟源被设计为，将时钟信号发送到局部线圈的时钟控制器。在此，时钟信号被设计为，使得仅局部线圈的真正子集经由能量接收装置同时接收能量。换言之，时钟信号中的编码结合局部线圈的时钟控制器确保了仅局部线圈中的一个或一些同时无线地接收能量。例如，时钟信号在回路中可以具有计数器，并且局部线圈具有个体的编号，从而仅在计数器与编号一致时才通过禁用失谐装置来进行能量传输。在根据本专利技术的系统的本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种具有能量供应装置(55)的局部线圈，所述能量供应装置(55)具有能量存储器(57)、时钟控制器(56)和用于从外部的能量发送装置(40)无线地接收能量的能量接收装置，其中所述时钟控制器(56)被设计为与外部时钟源(42)同步并且所述时钟控制器(56)与所述能量供应装置(55)信号连接，并且所述时钟控制器(56)被设计为，经由所述能量接收装置依据同步来控制能量接收。/n

【技术特征摘要】
20180816 EP 18189310.81.一种具有能量供应装置(55)的局部线圈，所述能量供应装置(55)具有能量存储器(57)、时钟控制器(56)和用于从外部的能量发送装置(40)无线地接收能量的能量接收装置，其中所述时钟控制器(56)被设计为与外部时钟源(42)同步并且所述时钟控制器(56)与所述能量供应装置(55)信号连接，并且所述时钟控制器(56)被设计为，经由所述能量接收装置依据同步来控制能量接收。


2.根据权利要求1所述的局部线圈，其中所述时钟控制器(56)具有用于与外部时钟源(42)同步的同步输入端。


3.根据权利要求2所述的局部线圈，其中所述同步输入端与所述能量接收装置信号连接，并且所述同步输入端具有解调器，以便将从所述能量接收装置(55)接收的外部同步信号解调。


4.根据权利要求2所述的局部线圈，其中所述时钟控制器(56)与无线通信装置信号连接，并且所述时钟控制器(56)或所述能量供应装置(55)被设计为，经由所述通信装置发送关于所述能量存储器(57)的充电状态的信息。


5.根据上述权利要求中任一项所述的局部线圈，其中所述能量接收装置具有带有失谐装置(59)的感应线圈(58)，并且所述时钟控制器(56)被设计为，用于控制所述失谐装置(59)。


6.根据上述权利要求中任一项所述的局部线圈，其中所述能量存储器(57)是电容、超级电容和/或可充电电池。


7.一种由多个根据上述权利要求中任一项所述的局部线圈(50)、能量发送装置(40)和时钟源(42)组成的系统，其中所述时钟源(42)被设计为，将...

【专利技术属性】
技术研发人员：A法克尔梅尔，
申请(专利权)人：西门子医疗有限公司，
类型：发明
国别省市：德国;DE