專利名稱：用于共模信號抑制器件的失效探測電路的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本實用新型涉及磁共振成像領(lǐng)域，具體涉及一種用于共模信號抑制器件的失效探測電路。
背景技術(shù)：
磁共振成像(MRI)是現(xiàn)代醫(yī)學(xué)影像領(lǐng)域中重要設(shè)診斷設(shè)備之一。其主要由主磁場、梯度線圈、射頻系統(tǒng)、譜儀和數(shù)字處理系統(tǒng)組成:主磁場對人體中的氫原子核自旋進行極化，磁極化原子核在人體中產(chǎn)生磁矩；梯度線圈用來產(chǎn)生并控制磁場中的梯度，以實現(xiàn)MRI信號的空間分辨；射頻系統(tǒng)是實施激勵、接受和處理射頻電磁波功能單元，主要為射頻線圈包括射頻發(fā)射線圈和射頻接收線圈，射頻線圈根據(jù)掃描序列的要求發(fā)射短暫的各種翻轉(zhuǎn)角度的射頻波，接收線圈處理被激勵的成像區(qū)域內(nèi)正在遲豫的磁共振信號，核磁共振信號經(jīng)譜儀和數(shù)字處理系統(tǒng)的處理，經(jīng)過傅立葉變換,建立一幅完整的磁共振成像。由于射頻信號波長和部件的尺寸(米量級)相當，構(gòu)成磁共振線圈共模扼流裝置的發(fā)射線圈、接收線圈和系統(tǒng)(電磁)環(huán)境(如梯度線圈、電磁屏蔽殼等等)很容易產(chǎn)生相互干擾和耦合。不合適的設(shè)計會導(dǎo)致?lián)p耗更多的發(fā)射射頻能量、對接收信號引入更大的噪聲、對器械和病人導(dǎo)致?lián)p傷的射頻發(fā)熱等等問題。其中，發(fā)射線圈和接收線圈耦合最常見的現(xiàn)象是高功率的發(fā)射能量會在接收線圈內(nèi)或其系統(tǒng)連接的電纜線上產(chǎn)生很大的共模信號，這些信號會引起線圈和電纜發(fā)熱等不良效應(yīng)。這些效應(yīng)使得有可能直接與人體部件的過熱會從而導(dǎo)致病人燒傷事件醫(yī)療器械不良事件發(fā)生。常見的共模信號抑制器件是平衡至非平衡轉(zhuǎn)換器，如Balun (巴倫)和Bazooka (巴祖卡)。它們是磁共振線圈重要的具有保護病人降低使用風(fēng)險的安全功能的裝置。與其它領(lǐng)域設(shè)計不同(在其他領(lǐng)域中，它們可以是較為簡單的電感或磁圈)，在磁共振射頻線圈中，它們實質(zhì)是由電容和電感的組成并調(diào)諧到特定頻率的并聯(lián)諧振回路。這個并聯(lián)回路對于差模信號有著極低的阻抗，而對共模信號有著很高的阻抗。對于差模信號的低阻效應(yīng)是保證有用的射頻信號通過，而對無用的共模信號的高阻是起到扼制可能導(dǎo)致不良效應(yīng)的共模射頻電流作用。這些裝置理論上有著很好的效果，但是，很多記錄報告和記錄表明，由于這些裝置失效引起病人灼傷事件常有發(fā)生。產(chǎn)生這個醫(yī)療器械的風(fēng)險主要有兩個原因。第一個原因是在設(shè)計時這些器件的可靠性被高估了。第二個原因是沒有有效可行的方法監(jiān)控這些器件的工作狀態(tài)。在線圈生產(chǎn)時，這些安全器件在調(diào)試和組裝到線圈后，其功能是否正常就不再受到監(jiān)控和檢查了。事實上故障調(diào)查的信息表明有很多機制可以導(dǎo)致這些器件失效，如電氣損壞(如電容和電感等原器件由于過壓、過流、過熱和自身的可靠性等問題導(dǎo)致的損壞，等等)和機械損壞(如電感變形，等等)可能導(dǎo)致器件的工作頻率偏移、或已不能形成諧振電路。另外，如果這些裝置正常工作，具有有效扼制共模模式電流的作用，其中的并聯(lián)諧振電路中電流和電感的應(yīng)有足夠大射頻電流(一般在幾個安培以上)。直接測量或監(jiān)控這些電流實現(xiàn)難度和成本都較大，所以目前市場上和文獻上沒有相關(guān)的可實踐的探測或監(jiān)控設(shè)計。
實用新型內(nèi)容本實用新型要解決的技術(shù)問題是提供一種安全可靠、檢測準確、實施方便、結(jié)構(gòu)簡單、成本低廉的用于共模信號抑制器件的失效探測電路。為解決上述技術(shù)問題，本實用新型采用的技術(shù)方案為:—種用于共模信號抑制器件的失效探測電路，包括依次相連的并聯(lián)諧振單元、被動產(chǎn)生直流偏置單元、整流指示電路單元，所述并聯(lián)諧振單元與共模信號抑制器件輸出端相連，所述并聯(lián)諧振單元從共模信號抑制器件采集交流射頻電壓并輸出給被動產(chǎn)生直流偏置單元，所述被動產(chǎn)生直流偏置單元將并聯(lián)諧振單元輸出的交流射頻電壓轉(zhuǎn)換成直流的偏置電壓并通過所述偏置電壓控制所述整流指示電路單元的發(fā)光狀態(tài)。作為上述技術(shù)方案的進一步改進:所述并聯(lián)諧振單元為相互并聯(lián)的電感和電容組成的并聯(lián)諧振電路。所述被動產(chǎn)生直流偏置單元由串聯(lián)的電容和第一二極管單元組成，所述電容和二極管單元與所述并聯(lián)諧振單元串聯(lián)形成一個回路，所述第一二極管單元為單個二極管或者由并聯(lián)、串聯(lián)或混合組成的二極管陣列組成。所述整流指示電路單元包括與由串聯(lián)的發(fā)光二極管和第二二極管單元組成，所述發(fā)光二極管和第二二極管單元與所述第一二極管單元串聯(lián)形成一個回路，所述第二二極管單元為單個二極管或者由并聯(lián)、串聯(lián)或混合組成的二極管陣列組成。本實用新型具有下述優(yōu)點:本實用新型通過并聯(lián)諧振單元從共模信號抑制器件的并聯(lián)諧振電路中提取小部分射頻能量并輸出給被動產(chǎn)生直流偏置單元，被動產(chǎn)生直流偏置單元將并聯(lián)諧振單元輸出的交流射頻電壓轉(zhuǎn)換成直流的偏置電壓并通過所述偏置電壓控制整流指示電路單元的發(fā)光狀態(tài)，既可以實現(xiàn)對共模信號抑制器件的工作狀態(tài)指示功能，從而能夠在共模信號抑制器件失效時作出預(yù)警，而且由于通過并聯(lián)諧振單元從共模信號抑制器件的并聯(lián)諧振電路中提取小部分射頻能量并輸出給被動產(chǎn)生直流偏置單元，能夠使得輸出的電壓和能量較低，有利于降低醫(yī)療器械風(fēng)險，而且所有電路均可以通過比較廉價的電子元件實現(xiàn)，具有安全可靠、檢測準確、實施方便、結(jié)構(gòu)簡單、成本低廉的優(yōu)點。

為了更清楚地說明本實用新型實施例或現(xiàn)有技術(shù)中的技術(shù)方案，下面將對實施例或現(xiàn)有技術(shù)描述中所需要使用的附圖作簡單地介紹，顯而易見地，下面描述中的附圖僅僅是本實用新型的一些實施例，對于本領(lǐng)域普通技術(shù)人員來講，在不付出創(chuàng)造性勞動的前提下，還可以根據(jù)這些附圖獲得其他的附圖。圖1為本實用新型實施例的框架結(jié)構(gòu)示意圖。圖2為本實用新型實施例的電路原理結(jié)構(gòu)示意圖。圖例標號說明:1、并聯(lián)諧振單元；2、被動產(chǎn)生直流偏置單元；3、整流指示電路單元。
具體實施方式

以下結(jié)合附圖對本發(fā)明的優(yōu)選實施例進行詳細闡述，以使本發(fā)明的優(yōu)點和特征能更易于被本領(lǐng)域技術(shù)人員理解，從而對本發(fā)明的保護范圍做出更為清楚明確的界定。如圖1所示，本實施例用于共模信號抑制器件的失效探測電路包括依次相連的并聯(lián)諧振單元1、被動產(chǎn)生直流偏置單元2、整流指示電路單元3，并聯(lián)諧振單元I與共模信號抑制器件輸出端相連，并聯(lián)諧振單元I從共模信號抑制器件采集交流射頻電壓(提取小部分射頻能量)并輸出給被動產(chǎn)生直流偏置單元2，被動產(chǎn)生直流偏置單元2將并聯(lián)諧振單元I輸出的交流射頻電壓轉(zhuǎn)換成直流的偏置電壓并通過偏置電壓控制整流指示電路單元3的發(fā)光狀態(tài)。參見圖2所示，下面對本實施例的具體電路進行進一步的說明。并聯(lián)諧振單元I為相互并聯(lián)的電感(LI)和電容(Cl)組成的并聯(lián)諧振電路。本實施例中，LI為同軸電纜的外層(外層互感的線圈或銅皮亦可)，Cl為高壓陶瓷電容。在常見設(shè)計中LI和Cl的阻抗為50歐姆左右，它們所承受的射頻電壓(系統(tǒng)發(fā)射激發(fā)射頻信號時，一般持續(xù)幾毫秒到十幾毫秒)為幾百伏左右，流經(jīng)LI和Cl的射頻電流在幾到十幾安培范圍之間。被動產(chǎn)生直流偏置單元2由串聯(lián)的電容(C2)和第一二極管單元組成，電容(C2)和二極管單元與并聯(lián)諧振單元I串聯(lián)形成一個回路，第一二極管單元可根據(jù)需要采用單個二極管或者并聯(lián)、串聯(lián)或混合組成的二極管陣列組成，本實施例中第一二極管單元為一個二極管(Dl)。C2的容值可根據(jù)需要采用2-5PF的小電容，本實施例中，C2的容值為3.5PF ；D1為快速信號二極管，Dl的反向恢復(fù)時間要足夠小，一般小于IOns ;當前面的并聯(lián)諧振單元I并聯(lián)諧振工作時，Cl和LI有幾百伏的射頻電壓。這些射頻電壓會驅(qū)動C2和D1，由于Dl的整流作用，對Cl有單向非對稱的充電效應(yīng)，Cl和Dl的連接極在存在射頻電壓時在微秒量級的時間內(nèi)堆積電荷，使這處對地建立幾伏到幾十伏的直流偏置(Building-Up Self-Bias)。被動產(chǎn)生直流偏置單元的自偏置的直流大小電壓主要由射頻電壓大小、C2的容值、Dl的開關(guān)時間等因素決定。此外，被動產(chǎn)生直流偏置單元2還可以進行其它變化，例如C2采用小電容，可由在同樣的頻率下同樣阻抗的電感替代，或由電容和電感并聯(lián)或串聯(lián)組成的高阻電路替代，Dl根據(jù)管子不同性能和不同使用場合要求，可由一定數(shù)量的管子通過并聯(lián)、串聯(lián)或混合組成的二極管陣列。整流指示電路單元3包括與由串聯(lián)的發(fā)光二極管(D3 )和第二二極管單元組成，發(fā)光二極管(D3)和第二二極管單元與第一二極管單元串聯(lián)形成一個回路，第二二極管單元可根據(jù)需要采用單個二極管或者并聯(lián)、串聯(lián)或混合組成的二極管陣列組成，本實施例中第二二極管單元為一個快速信號二極管(D2)。被動產(chǎn)生直流偏置單元2輸出的直流偏置電壓通過D2向發(fā)光二極管D3供電，使D3發(fā)光，給出正常工作狀態(tài)。D2利用其開關(guān)速度快的特點使它和D3組成的單元對DC和射頻具有整流作用，從而保證反向射頻信號對正向直流偏置不會發(fā)生影響，使得在工作時(系統(tǒng)發(fā)射能量時)D3 —直處于正向偏置狀態(tài)。如果在系統(tǒng)發(fā)射時LI和Cl不工作(不在有效)，并聯(lián)電路對共模信號不處于高阻狀態(tài)，LI和Cl兩端不存在很高的射頻電壓，C2和Dl被動單元就不會被驅(qū)動，發(fā)光二極管D3就不能發(fā)光，從而可以給出故障指示。如在系統(tǒng)發(fā)射射頻信號時，工作人員沒有看到D3發(fā)光，可判定這個Balun或Bazooka沒有正常工作。整流指示電路單元3可以根據(jù)需要進行其它的變化，例如D2根據(jù)管子不同性能和不同使用場合要求，可由一定數(shù)量的管子通過并聯(lián)、串聯(lián)或混合組成的二極管陣列；D3可以并聯(lián)一個電容或電感，以調(diào)節(jié)這個回路或整個的阻抗和Q值?；虿⒙?lián)一個開關(guān)速度較慢的PIN管，保證其正常工作。另外，可以采用氖泡等高電阻小電流發(fā)光器件替代D2和D3。以上所述僅為本實用新型的優(yōu)選實施方式，本實用新型的保護范圍并不僅限于上述實施方式，凡是屬于本實用新型原理的技術(shù)方案均屬于本實用新型的保護范圍。對于本領(lǐng)域的技術(shù)人員而言，在不脫離本實用新型的原理的前提下進行的若干改進和潤飾，這些改進和潤飾也應(yīng)視為本實用新型的保護范圍。
權(quán)利要求1.一種用于共模信號抑制器件的失效探測電路，其特征在于:包括依次相連的并聯(lián)諧振單元(I)、被動產(chǎn)生直流偏置單元(2)、整流指示電路單元(3)，所述并聯(lián)諧振單元(I)與共模信號抑制器件輸出端相連，所述并聯(lián)諧振單元(I)從共模信號抑制器件采集交流射頻電壓并輸出給被動產(chǎn)生直流偏置單元(2)，所述被動產(chǎn)生直流偏置單元(2)將并聯(lián)諧振單元(I)輸出的交流射頻電壓轉(zhuǎn)換成直流的偏置電壓并通過所述偏置電壓控制所述整流指示電路單元(3)的發(fā)光狀態(tài)。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的用于共模信號抑制器件的失效探測電路，其特征在于:所述并聯(lián)諧振單元(I)為相互并聯(lián)的電感和電容組成的并聯(lián)諧振電路。
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的用于共模信號抑制器件的失效探測電路，其特征在于:所述被動產(chǎn)生直流偏置單元(2)由串聯(lián)的電容和第一二極管單元組成，所述電容和二極管單元與所述并聯(lián)諧振單元(I)串聯(lián)形成一個回路，所述第一二極管單元為單個二極管或者由并聯(lián)、串聯(lián)或混合組成的二極管陣列組成。
4.根據(jù)權(quán)利要求3 所述的用于共模信號抑制器件的失效探測電路，其特征在于:所述整流指示電路單元(3)包括與由串聯(lián)的發(fā)光二極管和第二二極管單元組成，所述發(fā)光二極管和第二二極管單元與所述第一二極管單元串聯(lián)形成一個回路，所述第二二極管單元為單個二極管或者由并聯(lián)、串聯(lián)或混合組成的二極管陣列組成。
專利摘要本實用新型公開了一種用于共模信號抑制器件的失效探測電路，包括依次相連的并聯(lián)諧振單元(1)、被動產(chǎn)生直流偏置單元(2)、整流指示電路單元(3)，并聯(lián)諧振單元(1)與共模信號抑制器件輸出端相連，并聯(lián)諧振單元(1)從共模信號抑制器件采集交流射頻電壓并輸出給被動產(chǎn)生直流偏置單元(2)，被動產(chǎn)生直流偏置單元(2)將并聯(lián)諧振單元(1)輸出的交流射頻電壓轉(zhuǎn)換成直流的偏置電壓并通過偏置電壓控制整流指示電路單元(3)的發(fā)光狀態(tài)。本實用新型具有安全可靠、檢測準確、實施方便、結(jié)構(gòu)簡單、成本低廉的優(yōu)點。
文檔編號G01R31/00GK202975207SQ20122069055
公開日2013年6月5日 申請日期2012年12月13日 優(yōu)先權(quán)日2012年12月13日
發(fā)明者吳勇, 王軼楠, 徐俊 申請人:上海辰光醫(yī)療科技股份有限公司