專利名稱：用于核磁共振成像應(yīng)用的ic標(biāo)簽/rfid標(biāo)簽的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
非限制性示例性實(shí)施例涉及用于核磁共振成像(MRI)機(jī)器環(huán)境的射頻識(shí)別 (RFID)標(biāo)簽。更具體地說，非限制性示例性實(shí)施例涉及一種用于MRI環(huán)境中的RFID標(biāo)簽 的保護(hù)設(shè)備，從而使RFID標(biāo)簽不受到與MRI關(guān)聯(lián)的強(qiáng)RF場(chǎng)的損壞或摧毀，并涉及一種具有 MRI機(jī)器和關(guān)聯(lián)的RFID標(biāo)簽讀取系統(tǒng)的裝置。
背景技術(shù)：
使用寄生RF接收/發(fā)送電路的RFID技術(shù)廣泛用于自動(dòng)識(shí)別物體。RFID技術(shù)擁 有超越傳統(tǒng)識(shí)別技術(shù)的很多優(yōu)點(diǎn)。例如，因?yàn)镽FID技術(shù)使用RF場(chǎng)來操作，所以無需是視線 距離，并且因?yàn)橛山邮盏男盘?hào)寄生地供電，所以無需內(nèi)部電池或其他電源。此外，用于RFID 標(biāo)簽的集成電路(IC)芯片可以擁有高存儲(chǔ)容量，這使得RFID應(yīng)用能夠不僅滿足識(shí)別目的。 存儲(chǔ)在RFID標(biāo)簽的IC芯片中的信息可以重復(fù)且動(dòng)態(tài)地改變。由于RFID標(biāo)簽通常不包括 移動(dòng)部分，因此可以將整個(gè)RFID標(biāo)簽封裝到保護(hù)材料內(nèi)部。因此，RFID標(biāo)簽非常魯棒和可 靠。RFID標(biāo)簽系統(tǒng)中的信息傳輸過程不需要人工干預(yù)。最后，RFID標(biāo)簽系統(tǒng)非常便宜。由 于這樣多的優(yōu)點(diǎn)，RFID技術(shù)廣泛用于各個(gè)領(lǐng)域，例如公交檢票、訪問控制、動(dòng)物識(shí)別、電子定 位、集裝箱識(shí)別、存貨控制、體育事件和醫(yī)療應(yīng)用。圖1示出傳統(tǒng)的電感器耦合的RFID標(biāo)簽系統(tǒng)，包括計(jì)算機(jī)1、RFID讀取器2、RFID 天線3、和RFID標(biāo)簽5a。計(jì)算機(jī)1操作性地耦合到RFID讀取器2，并且包括用于存儲(chǔ)信息 的存儲(chǔ)器。除了從RFID標(biāo)簽5a讀取數(shù)據(jù)之外(這通常涉及雙向RF發(fā)送/接收功能)， RFID “讀取器”2還可以用于執(zhí)行編程處理。也就是說，RFID讀取器2可以用于發(fā)送信息并 將其寫入RFID標(biāo)簽5a的存儲(chǔ)器中。RFID標(biāo)簽5a包括IC芯片6、天線L、和電容器C。IC 芯片6提供控制功能和用于存儲(chǔ)數(shù)據(jù)的存儲(chǔ)器。存儲(chǔ)在IC芯片6中的數(shù)據(jù)可以包括例如 存貨、設(shè)備/產(chǎn)品完整性和質(zhì)量保證信息的信息。在IC芯片的存儲(chǔ)器中存儲(chǔ)這些信息避免 了對(duì)將這些信息記錄在紙件上的需要。圖2示出傳統(tǒng)的電容耦合的RFID標(biāo)簽系統(tǒng)。在該替換RFID標(biāo)簽系統(tǒng)中的RFID 標(biāo)簽5b包括連接到IC芯片6的偶極子天線。雖然圖1所示的電感器耦合的RFID標(biāo)簽系 統(tǒng)通常操作在相對(duì)較低的頻率(從幾百kHz到幾百M(fèi)Hz)，但圖2示出的電容器耦合的RFID 標(biāo)簽系統(tǒng)通常操作在較高頻率(在1. OGHz范圍內(nèi)或在其之上)。如果RFID標(biāo)簽5a或5b在RFID天線3的可操作距離之內(nèi)，則可以開始信息傳輸處 理。RFID產(chǎn)業(yè)已經(jīng)開發(fā)了三個(gè)典型的操作范圍近耦合(close-couple)、接近(proximity) 以及臨近(vicinity)。在信息傳輸處理(讀取或編程處理)中，RFID讀取器2經(jīng)由其自 身的天線3將在特定頻率的RF場(chǎng)數(shù)據(jù)載波發(fā)射到RFID標(biāo)簽5a或5b。所述特定頻率通常是對(duì)數(shù)據(jù)進(jìn)行調(diào)制的載波頻率。RFID標(biāo)簽天線被調(diào)諧到與讀取器天線3相同的載波頻率。 RFID標(biāo)簽5a或5b從自讀取器2接收的RF場(chǎng)寄生地獲得其操作功率。載波信號(hào)在RFID標(biāo) 簽5a或5b中生成足夠的功率(僅需少量的功率)，以操作其IC芯片6。經(jīng)由其天線3從 讀取器2發(fā)射的載波頻率信號(hào)也被調(diào)制在信息之中。可以由RFID標(biāo)簽5a或5b對(duì)所述信 息進(jìn)行解調(diào)。RFID標(biāo)簽5a或5b根據(jù)接收的信息執(zhí)行期望的操作。所述期望的操作可以包 括讀取、寫入、發(fā)送等。圖3示出當(dāng)對(duì)IC芯片6供電時(shí)RFID標(biāo)簽的等效電路。RFID標(biāo)簽天線吸收的功率 有效地充當(dāng)將電能提供給IC芯片的電池。RF場(chǎng)強(qiáng)度、RF場(chǎng)中的RFID標(biāo)簽天線的方向以及 RF場(chǎng)和RFID標(biāo)簽天線之間的耦合效率確定電池的容量。RFID讀取器/編程器所發(fā)射的RF功率通常小于1瓦特。MRI應(yīng)用(例如以成像的 容積(volume))的峰值RF功率通常超過幾萬瓦特。因此，高功率RF場(chǎng)(例如用于MRI應(yīng) 用的高功率RF場(chǎng))可以在RFID標(biāo)簽天線中引入非常高的電壓和/或電流。這種高電壓和 /或電流可以損壞甚至摧毀RFID標(biāo)簽的IC芯片。因此，傳統(tǒng)RFID標(biāo)簽不能用在例如MRI 應(yīng)用的高強(qiáng)度RF場(chǎng)環(huán)境中。

發(fā)明內(nèi)容
在一個(gè)非限制性示例性實(shí)施例中，通過與MRI機(jī)器一起使用的RFID標(biāo)簽來解決這 些問題。所述RFID標(biāo)簽包括集成電路；以及用于當(dāng)所述RFID標(biāo)簽暴露于來自MRI機(jī)器的 RF場(chǎng)時(shí)保護(hù)所述集成電路不受損壞的結(jié)構(gòu)。所述用于保護(hù)集成電路的結(jié)構(gòu)可以包括可控低阻抗裝置(例如具有與集成電路 并聯(lián)的兩個(gè)交叉二極管(cross-diode)的電壓限幅器或與集成電路并聯(lián)的串聯(lián)LC諧振電 路)。串聯(lián)LC諧振電路的諧振頻率可以在來自MRI機(jī)器的RF場(chǎng)的頻率上或在其附近。所 述可控低阻抗裝置可以替換地包括調(diào)諧的傳輸線長(zhǎng)度，其能夠提供與集成電路并聯(lián)的短路 電路(或與集成電路串聯(lián)的開路電路)。傳輸線可以是例如四分之一波長(zhǎng)開端傳輸線，其充 當(dāng)在來自MRI機(jī)器的RF場(chǎng)的頻率的與集成電路并聯(lián)的短路電路。低阻抗裝置可以替換地 包括(i)開端傳輸線，其小于(或大于)在MRI機(jī)器的RF場(chǎng)的頻率的四分之一波長(zhǎng)長(zhǎng)度， 以因此充當(dāng)電容器(或電感器)；以及(ii)電感器(或電容器)，與開端傳輸線串聯(lián)，所述 傳輸線和所述電感器(或電容器)形成與集成電路并聯(lián)的串聯(lián)諧振電路。所述用于保護(hù)集成電路的結(jié)構(gòu)還可以包括高阻抗裝置，與RFID集成電路串聯(lián)。 所述高阻抗裝置可以包括可復(fù)原(recoverable)保險(xiǎn)絲，與集成電路串聯(lián)；或并聯(lián)LC諧 振電路，與集成電路串聯(lián)。并聯(lián)LC諧振電路的諧振頻率可以是來自MRI機(jī)器的RF場(chǎng)的頻 率。高阻抗裝置可以替換地包括四分之一波長(zhǎng)短路傳輸線，其能夠有效地提供與集成電 路串聯(lián)的開路電路。高阻抗裝置可以替換地包括(i)短路傳輸線，其小于(或大于)來自 MRI機(jī)器的RF場(chǎng)的頻率的四分之一波長(zhǎng)長(zhǎng)度，以因此充當(dāng)電感器(或電容器)，以及(ii) 電容器(或電感器)，與短路傳輸線并聯(lián)，所述傳輸線和電容器(或電感器)形成與集成電 路串聯(lián)的并聯(lián)諧振電路。用于保護(hù)集成電路的設(shè)備可以包括RF濾波器。RF濾波器可以包括帶通濾波器， 其僅讓RFID讀取器RF信號(hào)通過。RF濾波器可以包括帶通濾波器，其阻塞具有MRI機(jī)器 RF場(chǎng)的頻率的信號(hào)。
集成電路可以包括存儲(chǔ)器，用于存儲(chǔ)與信息或患者有關(guān)的數(shù)據(jù)。用于保護(hù)集成電路的設(shè)備可以包括以下組件中的兩個(gè)或多個(gè)低阻抗裝置、高阻 抗裝置和RF濾波器。在另一非限制性示例性實(shí)施例中，一種系統(tǒng)包括MRI機(jī)器以及用于在MRI環(huán)境使 用的至少一個(gè)RFID標(biāo)簽讀取器。所述至少一個(gè)RFID標(biāo)簽讀取器可以被布置為在MRI機(jī)器 的高強(qiáng)度RF場(chǎng)環(huán)境中讀取RFID標(biāo)簽。MRI機(jī)器可以包括靜態(tài)磁場(chǎng)生成器，用于將靜態(tài)磁 場(chǎng)發(fā)射到與RFID標(biāo)簽讀取器RF場(chǎng)至少部分交迭的區(qū)域。RFID標(biāo)簽讀取器為激活的MRI機(jī) 器環(huán)境至少可以包括由MRI機(jī)器限定的成像內(nèi)徑或容積。該系統(tǒng)可以進(jìn)一步包括RFID標(biāo) 簽，當(dāng)RFID標(biāo)簽處于成像腔中時(shí)(例如當(dāng)MRI RF場(chǎng)沒有激活時(shí))，與RFID標(biāo)簽讀取器通
fn °在另一非限制性示例性實(shí)施例中，一種操作具有MRI機(jī)器和在MRI環(huán)境中的至少 一個(gè)RFID標(biāo)簽讀取器的系統(tǒng)的方法使用RFID標(biāo)簽讀取器檢測(cè)來自至少一個(gè)RFID標(biāo)簽的 信息；處理檢測(cè)的信息；以及僅當(dāng)處理的信息表示MRI機(jī)器環(huán)境中沒有不想要的物體時(shí)，啟 用將要執(zhí)行的MRI機(jī)器的操作。在另一非限制性示例性實(shí)施例中，一種操作具有MRI機(jī)器和在MRI環(huán)境中的至少 一個(gè)RFID標(biāo)簽讀取器的系統(tǒng)的方法使用RFID標(biāo)簽讀取器檢測(cè)來自至少一個(gè)RFID標(biāo)簽的 信息；處理檢測(cè)的信息；以及基于處理的信息確定是否應(yīng)該執(zhí)行MRI機(jī)器的操作。如果出現(xiàn) MRI系統(tǒng)的適當(dāng)?shù)牟糠?例如正確的RF線圈)，則作出可以執(zhí)行MRI機(jī)器的操作的確定，或 如果處理的信息表示在MRI機(jī)器環(huán)境中存在不想要的物體(例如“錯(cuò)誤的”RF線圈)，則作 出不應(yīng)當(dāng)執(zhí)行MRI機(jī)器的操作的確定。不想要的物體可以包括MRI機(jī)器組件(例如RF線 圈)和/或具有特定條件的患者。在另一非限制性示例性實(shí)施例中，一種操作具有MRI機(jī)器和至少一個(gè)RFID標(biāo)簽讀 取器的系統(tǒng)的方法使用RFID標(biāo)簽讀取器檢測(cè)來自至少一個(gè)RFID標(biāo)簽的信息；處理檢測(cè)的 信息；以及使得MRI機(jī)器的特定操作僅當(dāng)處理的信息表示在MRI機(jī)器的區(qū)域中或與MRI機(jī) 器臨近的區(qū)域中(a)存在必要組件或條件和/或(b)不存在任意不想要的物體的情況下才 開始。在另一非限制性示例性實(shí)施例中，一種用于和MRI機(jī)器一起使用的RFID標(biāo)簽，包 括集成電路；天線，耦合到集成電路，以向集成電路提供電能；以及用于在RFID標(biāo)簽暴露 于(例如來自成像容積中的MRI機(jī)器的)強(qiáng)RF場(chǎng)時(shí)至少臨時(shí)阻止或減少從天線提供給集成 電路的電能設(shè)備。該設(shè)備可以包括可控低阻抗裝置，與集成電路并聯(lián)。低阻抗裝置可以包 括兩個(gè)交叉二極管、串聯(lián)LC諧振電路、或傳輸線部分，其單獨(dú)地或與電容器或電感器串聯(lián) 地充當(dāng)串聯(lián)諧振電路。該裝置可以替換地或附加地?fù)荛_高阻抗裝置，與集成電路串聯(lián)。該 高阻抗裝置可以包括可復(fù)原保險(xiǎn)絲、并聯(lián)LC諧振電路，或傳輸線部分，其獨(dú)立地或與電容 器或電感器并聯(lián)地充當(dāng)并聯(lián)諧振電路。該裝置可以替換地或附加地包括RF帶通濾波器。根據(jù)本發(fā)明的第一方面，提供了一種用于和MRI機(jī)器一起使用的RFID標(biāo)簽，其特 征在于，所述RFID標(biāo)簽包括RFID集成電路；以及連接到所述RFID集成電路的結(jié)構(gòu)，用于 當(dāng)所述RFID標(biāo)簽暴露于MRI RF發(fā)送器場(chǎng)時(shí)保護(hù)所述RFID集成電路不受損壞。優(yōu)選地，所述結(jié)構(gòu)包括可控低阻抗裝置。優(yōu)選地，所述可控低阻抗裝置包括電壓限幅器，具有與集成電路并聯(lián)的交叉耦合
5的兩個(gè)二極管。優(yōu)選地，所述可控低阻抗裝置包括與所述集成電路并聯(lián)連接的串聯(lián)LC諧振電 路。優(yōu)選地，所述串聯(lián)LC諧振電路的諧振頻率是MRI RF發(fā)送器的頻率。優(yōu)選地，所述可控低阻抗裝置包括傳輸線部分，具有在預(yù)定MRI RF頻率提供與 集成電路并聯(lián)的低阻抗的長(zhǎng)度。優(yōu)選地，所述傳輸線是四分之一波長(zhǎng)開路傳輸線，其在所述頻率提供與所述集成 電路并聯(lián)的短路電路。優(yōu)選地，所述可控低阻抗裝置包括⑴開路傳輸線，其小于在預(yù)定MRI RF頻率的 四分之一波長(zhǎng)，從而充當(dāng)電容；以及(ii)電感器，其與所述開路傳輸線串聯(lián)連接，所述傳輸 線和所述電感器形成與所述集成電路并聯(lián)耦合的串聯(lián)諧振電路。優(yōu)選地，所述可控低阻抗裝置包括(i)開路傳輸線，其長(zhǎng)度大于在預(yù)定MRI RF頻 率的四分之一波長(zhǎng)，從而充當(dāng)電感；以及(ii)電容器，其與所述開路傳輸線串聯(lián)連接，所述 傳輸線和所述電容器形成與所述集成電路并聯(lián)耦合的串聯(lián)諧振電路。優(yōu)選地，所述用于保護(hù)集成電路的結(jié)構(gòu)包括可控高阻抗裝置。優(yōu)選地，所述可控高阻抗裝置包括與所述集成電路串聯(lián)耦合的可復(fù)原保險(xiǎn)絲。優(yōu)選地，所述可控高阻抗裝置包括與所述集成電路串聯(lián)耦合的并聯(lián)LC諧振電 路，ο優(yōu)選地，所述并聯(lián)LC諧振電路的諧振頻率是預(yù)定MRI RF頻率。優(yōu)選地，所述可控高阻抗裝置包括短路端傳輸線，其能夠提供與所述集成電路串 聯(lián)的開路電路。優(yōu)選地，所述傳輸線是四分之一波長(zhǎng)短路傳輸線，其提供在預(yù)定MRI RF頻率的與 所述集成電路串聯(lián)的開路電路。優(yōu)選地，所述可控高阻抗裝置包括(i)短路傳輸線，其長(zhǎng)度小于在MRI RF頻率機(jī) 器的四分之一波長(zhǎng)，從而充當(dāng)電感；以及(ii)電容器，與所述短路傳輸線并聯(lián)連接，所述傳 輸線和所述電容器形成與所述集成電路串聯(lián)耦合的并聯(lián)諧振電路。優(yōu)選地，所述可控高阻抗裝置包括(i)短路傳輸線，其長(zhǎng)度大于在MRI RF頻率的 四分之一波長(zhǎng)，從而充當(dāng)電容；以及(ii)電感器，與所述短路端傳輸線并聯(lián)連接，所述傳輸 線和所述電感器形成與所述集成電路串聯(lián)耦合的并聯(lián)諧振電路。優(yōu)選地，所述用于保護(hù)集成電路的結(jié)構(gòu)包括頻率選擇性RF濾波器。優(yōu)選地于，所述RF濾波器包括帶通濾波器，其僅讓具有RFID讀取器頻率的信號(hào) 通過。優(yōu)選地，所述RF濾波器包括帶通濾波器，其至少阻塞MRI RF頻率。優(yōu)選地，所述集成電路包括存儲(chǔ)器，用于存儲(chǔ)與關(guān)于一個(gè)或多個(gè)MRI機(jī)器組件的 信息有關(guān)的數(shù)據(jù)。優(yōu)選地，所述集成電路包括存儲(chǔ)器，其用于存儲(chǔ)與患者信息有關(guān)的數(shù)據(jù)。優(yōu)選地，所述用于保護(hù)集成電路的結(jié)構(gòu)包括以下組件中的兩個(gè)或多個(gè)可控低阻 抗裝置、可控高阻抗裝置、以及頻率選擇性RF濾波器。根據(jù)本發(fā)明的第二方面，提供了一種系統(tǒng)，其特征在于，包括:MRI系統(tǒng)；以及至少一個(gè)RFID標(biāo)簽讀取器，布置為在所述MRI系統(tǒng)的高強(qiáng)度RF場(chǎng)環(huán)境中讀取RFID標(biāo)簽。優(yōu)選地，所述MRI系統(tǒng)包括靜態(tài)磁場(chǎng)，其與RFID標(biāo)簽讀取器的讀取容積至少部分 交迭。優(yōu)選地，所述RFID標(biāo)簽讀取器被布置為讀取位于MRI成像腔中的RFID標(biāo)簽。優(yōu)選地，所述系統(tǒng)進(jìn)一步包括RFID標(biāo)簽，其與所述MRI成像腔中的RFID標(biāo)簽讀
取器通信。優(yōu)選地，所述系統(tǒng)進(jìn)一步包括RFID標(biāo)簽，所述RFID標(biāo)簽包括集成電路和用于當(dāng) 所述RFID標(biāo)簽暴露于強(qiáng)MRI RF場(chǎng)時(shí)保護(hù)所述集成電路不受損壞的結(jié)構(gòu)。優(yōu)選地，所述用于保護(hù)集成電路的結(jié)構(gòu)包括以下組件中的一個(gè)或多個(gè)與所述集 成電路并聯(lián)耦合的可控低阻抗裝置、與所述集成電路串聯(lián)耦合的可控高阻抗裝置、以及頻 率選擇性RF濾波器。根據(jù)本發(fā)明的第三方面，提供了一種用于操作包括MRI機(jī)器和至少一個(gè)布置為在 MRI機(jī)器中讀取RFID標(biāo)簽的RFID標(biāo)簽讀取器的系統(tǒng)的方法，其特征在于，該方法包括使 用RFID標(biāo)簽讀取器檢測(cè)來自至少一個(gè)RFID標(biāo)簽的信息；處理所述檢測(cè)的信息；以及僅當(dāng) 處理的信息表示MRI機(jī)器的環(huán)境適合于繼續(xù)進(jìn)行MRI處理時(shí)，使MRI機(jī)器的MRI操作得以 執(zhí)行。根據(jù)本發(fā)明的第四方面，提供了一種用于操作包括MRI機(jī)器和至少一個(gè)布置為在 MRI機(jī)器中讀取RFID標(biāo)簽的RFID標(biāo)簽讀取器的系統(tǒng)的方法，其特征在于，該方法包括使 用RFID標(biāo)簽讀取器檢測(cè)來自至少一個(gè)RFID標(biāo)簽的信息；處理所述檢測(cè)的信息；以及基于 處理的信息確定是否應(yīng)該執(zhí)行MRI機(jī)器的操作。優(yōu)選地，如果處理的信息表示在MRI機(jī)器環(huán)境中存在不想要的物體，則作出不應(yīng) 該執(zhí)行MRI機(jī)器的操作的確定。優(yōu)選地，所述不想要的物體包括MRI機(jī)器組件。優(yōu)選地，所述不想要的物體包括患者。優(yōu)選地，如果處理的信息表示在MRI機(jī)器環(huán)境中存在想要的物體，則作出應(yīng)該執(zhí) 行MRI機(jī)器的操作的確定。根據(jù)本發(fā)明的第五方面，提供了一種用于操作具有MRI機(jī)器和至少一個(gè)RFID標(biāo)簽 讀取器的系統(tǒng)的方法，其特征在于，該方法包括使用RFID標(biāo)簽讀取器檢測(cè)來自至少一個(gè) RFID標(biāo)簽的信息；處理所述檢測(cè)的信息；以及基于處理的信息啟用或禁用MRI機(jī)器的操作。根據(jù)本發(fā)明的第六方面，提供了一種用于和MRI機(jī)器一起使用的RFID標(biāo)簽，其特 征在于，該RFID標(biāo)簽包括集成電路；耦合到集成電路的天線，用于向所述集成電路提供電 能；以及在所述RFID標(biāo)簽暴露于MRI RF發(fā)送器場(chǎng)中時(shí)至少臨時(shí)減少從天線提供給所述集 成電路的電能的結(jié)構(gòu)。優(yōu)選地，所述結(jié)構(gòu)包括與所述集成電路并聯(lián)的可控低阻抗裝置。優(yōu)選地，所述可控低阻抗裝置包括兩個(gè)交叉連接的二極管。優(yōu)選地，所述可控低阻抗裝置包括串聯(lián)LC諧振電路。優(yōu)選地，所述可控低阻抗裝置包括傳輸線，其單獨(dú)地或與電容器或電感器串聯(lián)地 充當(dāng)串聯(lián)諧振電路。優(yōu)選地，所述結(jié)構(gòu)包括與所述集成電路串聯(lián)的可控高阻抗裝置。
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優(yōu)選地，所述可控高阻抗裝置包括可復(fù)原保險(xiǎn)絲。優(yōu)選地，所述可控高阻抗裝置包括并聯(lián)LC諧振電路。優(yōu)選地，所述可控高阻抗裝置包括傳輸線，其獨(dú)立地或與電容器或電感器并聯(lián)地 充當(dāng)并聯(lián)諧振電路。優(yōu)選地，所述結(jié)構(gòu)包括RF帶通濾波器。


通過仔細(xì)研究以下結(jié)合附圖的更詳細(xì)的描述，將完全理解示例性實(shí)施例的這些和 其他優(yōu)點(diǎn)。圖1是已知的電感耦合RFID標(biāo)簽系統(tǒng)的示意圖；圖2是已知的電容耦合RFID標(biāo)簽系統(tǒng)的示意圖；圖3是圖1或圖2所示的RFID標(biāo)簽的等效電路的示意圖；圖4是根據(jù)一個(gè)非限制性示例性實(shí)施例的示例性RFID標(biāo)簽的示意圖；圖5是根據(jù)一個(gè)非限制性示例性實(shí)施例的包括核磁共振成像(MRI)機(jī)器和RFID 標(biāo)簽系統(tǒng)的示例性系統(tǒng)的涵蓋整個(gè)系統(tǒng)的示意圖；圖6是示出例如圖5所示的MRI機(jī)器的成像腔的示意圖；圖7是可以用于圖4至圖6所示的系統(tǒng)中并且包括寬帶低阻抗裝置的RFID標(biāo)簽 的示例性示意圖；圖8是可以用于圖4至圖6所示的系統(tǒng)中并且包括頻率特定的低阻抗裝置的RFID 標(biāo)簽的示例性示意圖；圖9是可以用于圖4至圖6所示的系統(tǒng)中并且包括寬帶高阻抗裝置的RFID標(biāo)簽 的示例性示意圖；圖10是可以用于圖4至圖6所示的系統(tǒng)中并且包括頻率特定的高阻抗裝置的 RFID標(biāo)簽的示例性示意圖；圖11是可以用于圖4至圖6所示的系統(tǒng)中并且包括由四分之一波長(zhǎng)傳輸線實(shí)現(xiàn) 的高阻抗裝置和低阻抗裝置的RFID標(biāo)簽的示例性示意圖；圖12是可以用于圖4至圖6所示的系統(tǒng)中并且包括使用各個(gè)傳輸線實(shí)現(xiàn)的高阻 抗裝置和低阻抗裝置的RFID標(biāo)簽的示例性示意圖；圖13是可以用于圖4至圖6所示的系統(tǒng)中并且包括RF濾波器的RFID標(biāo)簽的示 例性示意圖；以及圖14是示出操作圖4至圖6所示的系統(tǒng)的示例性方法的簡(jiǎn)化示意流程圖。
具體實(shí)施例方式圖4示出根據(jù)一個(gè)非限制性示例性實(shí)施例的示例性可以使用的RFID標(biāo)簽的示意 圖。該RFID標(biāo)簽系統(tǒng)包括計(jì)算機(jī)系統(tǒng)21、RFID讀取器22、RFID天線23和RFID標(biāo)簽10。 計(jì)算機(jī)系統(tǒng)21可以是控制以下描述的MRI系統(tǒng)功能的計(jì)算機(jī)系統(tǒng)中的一個(gè)。或者，計(jì)算機(jī) 系統(tǒng)21可以是單獨(dú)的與MRI系統(tǒng)計(jì)算機(jī)通信的附加的計(jì)算機(jī)系統(tǒng)。RFID讀取器22經(jīng)由 其對(duì)應(yīng)的RFID天線23來發(fā)送和接收RF場(chǎng)，以讀取存儲(chǔ)在RFID標(biāo)簽10中的信息。除了執(zhí) 行讀取功能之外，可選地，RFID讀取器22還可以能夠執(zhí)行編程功能。也就是說，在某些情況下，有益的是，啟用RFID讀取器22來在RFID標(biāo)簽10的存儲(chǔ)器中寫入數(shù)據(jù)或讀取-修 改_寫入數(shù)據(jù)。另一方面，特定RFID標(biāo)簽系統(tǒng)可以包括RFID讀取器22，其僅具有防止對(duì) RFID標(biāo)簽進(jìn)行未授權(quán)的編程的讀取能力。RFID標(biāo)簽包括IC芯片11和天線12。IC芯片11包括用于存儲(chǔ)數(shù)據(jù)和可執(zhí)行控 制指令的存儲(chǔ)器。IC芯片11執(zhí)行控制指令以執(zhí)行各種功能，例如重獲、寫入和發(fā)送數(shù)據(jù)。 存儲(chǔ)在IC芯片11中的數(shù)據(jù)可以包括例如患者信息(例如識(shí)別和病歷信息)和/或與MRI 機(jī)器的任意組件有關(guān)的信息(例如設(shè)備質(zhì)量保證信息、設(shè)備歷史或服務(wù)記錄信息、設(shè)備識(shí) 別信息和配置數(shù)據(jù))。存儲(chǔ)在IC芯片11中的數(shù)據(jù)可以通過標(biāo)準(zhǔn)的技術(shù)而被加密，從而防止 未授權(quán)的改動(dòng)。天線12可以由按特定(例如環(huán)形)模式纏繞的導(dǎo)電金屬(例如銅或鋁)跡線或 導(dǎo)線來制成。天線12被調(diào)諧到RFID讀取器22經(jīng)由其RFID天線23所調(diào)諧到的載波頻率。 在這個(gè)RFID讀取器頻率(Fid)，RFID標(biāo)簽天線12從所發(fā)射的場(chǎng)獲得電磁能量，從而在其終 端處在產(chǎn)生電壓的天線12中感生電流，并有效地充當(dāng)電池來將電能提供給IC芯片11。雖 然本領(lǐng)域技術(shù)人員將理解，可以將RFID標(biāo)簽天線12和RFID讀取器22調(diào)諧為在其他頻率 操作，但RFID標(biāo)簽天線12和RFID讀取器22可以操作的示例性頻率Fid是24MHz。RFID標(biāo)簽10還包括一個(gè)或多個(gè)結(jié)構(gòu)，用于當(dāng)RFID標(biāo)簽10暴露于高功率RF場(chǎng)時(shí) 保護(hù)IC芯片11不受到損壞性的高電壓和/或高電流。例如，圖4所示的RFID標(biāo)簽10包括 可控高阻抗裝置13、可控低阻抗裝置14和RF濾波器15。雖然圖4所示的RFID標(biāo)簽包括用 于保護(hù)IC芯片11不受到由于高電壓和/或高電流而導(dǎo)致的高電能的量損壞，但本領(lǐng)域技 術(shù)人員應(yīng)理解，僅這三個(gè)示例性裝置中的一個(gè)或兩個(gè)就可以是足夠了，如圖7-13所示。用 于保護(hù)IC芯片11的這樣的裝置的數(shù)量取決于所需的保護(hù)量。例如，如果IC芯片11需要 抗高電能的可能的最高保護(hù)級(jí)別，則可以將這三個(gè)裝置13-15全部包括在RFID標(biāo)簽中。如 果IC芯片11所需的保護(hù)級(jí)別較低，則單個(gè)保護(hù)裝置13、14或15就可以是足夠了?？煽馗咦杩寡b置13、可控低阻抗裝置14和RF帶通濾波器15均能夠保護(hù)RFID標(biāo) 簽天線，從而當(dāng)存在高RF功率時(shí)將減少的電壓和/或電流施加到IC芯片11。然而，保護(hù)設(shè) 備允許從被提供低功率的RFID讀取器22經(jīng)由RF場(chǎng)感生的正常操作電壓和電流將電能提 供給IC芯片11以進(jìn)行正常RFID操作。在這個(gè)正常RFID操作期間，IC芯片11可以調(diào)制 或解調(diào)來自RFID讀取器22的電磁RF載波場(chǎng)，以從RFID讀取器22重獲數(shù)據(jù)和/或?qū)?shù)據(jù) 發(fā)送到RFID讀取器22。發(fā)送回到RFID讀取器22的數(shù)據(jù)其后可以與計(jì)算機(jī)系統(tǒng)21通信?？煽馗咦杩寡b置13與IC芯片11串聯(lián)?？煽馗咦杩寡b置13可以是寬帶裝置或可 操作在一個(gè)或多個(gè)特定頻率。可以設(shè)置操作頻率以操作在等于例如MRI RF場(chǎng)的的頻率Ftl 的高功率RF場(chǎng)頻率。因此，如果超過電壓和/或電流限制或由天線12接收到具有特定頻 率Ftl的場(chǎng)，則高阻抗裝置13可以呈現(xiàn)對(duì)信號(hào)的高阻抗。高阻抗裝置將減少對(duì)IC芯片11呈 現(xiàn)的高電壓或高電流?？煽氐妥杩寡b置14與IC芯片11并聯(lián)。低阻抗裝置14可以是寬帶裝置或可操作 在一個(gè)或多個(gè)特定頻率。低阻抗裝置14可以操作為提供穿過IC芯片11的短路電路，從而 施加到IC芯片11上的電壓將被限制為低于特定閾值。或者，當(dāng)由RFID標(biāo)簽天線12接收 到在特定頻率(例如MRI RF場(chǎng)的頻率Ftl)的信號(hào)時(shí)，低阻抗裝置可以提供穿過IC芯片11 的短路電路。
RF濾波器15連接在天線12和IC芯片11之間。RF濾波器15可以僅允許具有特 定頻率(例如RFID操作頻率Fid)的信號(hào)通過到IC芯片11。也就是說，RF濾波器15可以 通過天線12和IC芯片11之間的帶通濾波器來實(shí)現(xiàn)，從而僅有在頻率Fid的信號(hào)通過到IC 芯片11。具有不同頻率的其他信號(hào)(包括具有與MRI應(yīng)用關(guān)聯(lián)的頻率Ftl的信號(hào))被較低 的并聯(lián)阻抗(即可控低阻抗裝置14的一種)有效地阻止。圖5是包括MRI機(jī)器和RFID標(biāo)簽系統(tǒng)的示例性系統(tǒng)的主要組件的一般示圖。示 例性系統(tǒng)中的RFID標(biāo)簽系統(tǒng)可以由圖4所示的RFID標(biāo)簽系統(tǒng)來實(shí)現(xiàn)。MRI系統(tǒng)包括靜 態(tài)磁場(chǎng)線圈31、梯度磁場(chǎng)線圈41、RF發(fā)送線圈51和RF接收線圈61。計(jì)算機(jī)系統(tǒng)21通過 各個(gè)單元43、53和63來控制梯度磁場(chǎng)線圈41、RF發(fā)送線圈51和RF接收線圈61 (并且可 以在某些情況下使得某些控制經(jīng)由單元33與靜態(tài)磁場(chǎng)線圈31關(guān)聯(lián))。計(jì)算機(jī)系統(tǒng)21還與 信號(hào)處理單元73通信，信號(hào)處理單元73能夠生成由于顯示器71上的MRI應(yīng)用而導(dǎo)致的顯
7J\ ο靜態(tài)磁場(chǎng)線圈31生成強(qiáng)的(例如0. 5T，1. 5T或3. 0T)均勻磁場(chǎng)。當(dāng)從梯度磁場(chǎng) 生成單元43接收到適當(dāng)?shù)妮敵鰰r(shí)，梯度磁場(chǎng)線圈41在三個(gè)正交方向上發(fā)射梯度磁場(chǎng)。RF 發(fā)送線圈通過射頻發(fā)送單元53的操作發(fā)射RF場(chǎng)，以在成像的容積中激勵(lì)患者組織的核子 到NMR。從RF發(fā)送線圈51發(fā)射的RF場(chǎng)的頻率可以具有等于例如24MHz、63. 6MHz或127MHz 的頻率&。通過靜態(tài)均勻磁場(chǎng)的強(qiáng)度來大部分地確定所使用的特定頻率&。RF接收線圈 61從NMR患者組織核子接收RF NMR響應(yīng)信號(hào)。信號(hào)處理單元73利用接收的NMR RF信號(hào) 來生成將要顯示在顯示器71上的圖像。除了 MRI機(jī)器之外，圖5所示的系統(tǒng)包括圖4所示的RFID標(biāo)簽系統(tǒng)的實(shí)現(xiàn)。具體 地說，該系統(tǒng)包括兩個(gè)RFID讀取器22a、22b和各個(gè)RFID天線23a、23b。RFID讀取器22a、 22b中的每一個(gè)連接到計(jì)算機(jī)系統(tǒng)21。雖然圖5所示的系統(tǒng)包括兩個(gè)RFID讀取器22a、22b， 但本領(lǐng)域技術(shù)人員應(yīng)理解，可以取決于所需的RFID操作距離來使用僅一個(gè)讀取器或多于 兩個(gè)的讀取器。所需的RFID檢測(cè)距離可以僅與MRI成像通常出現(xiàn)的MRI成像通道(大約 1.2米的長(zhǎng)度)交迭，或可以擴(kuò)展到放置MRI機(jī)器的整個(gè)托臺(tái)空間。后一種情況可能需要將 附加的RFID標(biāo)簽讀取器按所期望的那樣布置在所述空間周圍。RFID讀取器22a、22b均操作在MRI系統(tǒng)的RF場(chǎng)環(huán)境中(例如，均從相應(yīng)的關(guān)聯(lián) 的通道端被定向到MRI通道)，以從一個(gè)或多個(gè)RFID標(biāo)簽IOa-IOe讀取信息(和/或可選 地將信息寫入或讀取_修改_寫入到一個(gè)或多個(gè)RFID標(biāo)簽IOa-IOe)?？梢詫FID標(biāo)簽 IOa-IOe附著到MRI系統(tǒng)的一個(gè)或多個(gè)組件(例如RF發(fā)送線圈51和/或RF接收線圈61， 但不限于此)或圖5所示的其他MRI系統(tǒng)組件。還可以將RFID標(biāo)簽IOe附著到患者(或 附著到患者內(nèi)部)。作為任意示例，可以將RFID標(biāo)簽附著到系統(tǒng)操作員(未示出)。MRI 機(jī)器的環(huán)境中的任意其他MRI組件或其他物體可以與特定RFID標(biāo)簽關(guān)聯(lián)。這些RFID標(biāo)簽 IOa-IOe中的每一個(gè)都被調(diào)諧到RFID讀取器22a、22b的操作頻率FID。RFID標(biāo)簽IOa-IOe中的每一個(gè)通?？梢允菢?biāo)準(zhǔn)商用卡的尺寸或更小。RFID標(biāo)簽 IOa-IOe可以是可彎曲的，或可以通過硬的保護(hù)外殼來封裝。當(dāng)被附著到MRI組件(例如 RF線圈51或61)時(shí)，RFID標(biāo)簽IOa-IOd將不會(huì)影響MRI應(yīng)用(例如，因?yàn)楫?dāng)出現(xiàn)高功率 MRIRF時(shí)在MRI操作期間有效地禁用MRI應(yīng)用)。與患者關(guān)聯(lián)的RFID標(biāo)簽IOe可以被穿著 (例如袖口)、附著到患者的衣物、或嵌入到患者。
連接到特定MRI組件的RFID標(biāo)簽IOa-IOe可以存儲(chǔ)質(zhì)量保證控制信息(例如質(zhì) 量保證數(shù)據(jù)、修訂信息、組件控制配置文件和/或服務(wù)記錄等)。耦合到患者的RFID標(biāo)簽 IOe可以包括患者的病歷和/或識(shí)別信息。該信息可以表示例如應(yīng)該對(duì)患者身體的那個(gè)部 分進(jìn)行成像和/或該患者是否經(jīng)歷應(yīng)該從一開始就防止MRI成像的任意條件(例如幽閉恐 怖癥)。通過與RFID標(biāo)簽IOe的信息傳輸過程，可以減少或避免MRI系統(tǒng)操作員的患者信 息的手動(dòng)錄入，從而使出錯(cuò)幾率到達(dá)最小。圖6示出圖5所示的系統(tǒng)的特定組件的一個(gè)示例性實(shí)現(xiàn)。具體地說，該實(shí)施例中 的靜態(tài)靜態(tài)磁場(chǎng)線圈31形成為圓柱形35。圓柱形35定義了患者可以經(jīng)由工作臺(tái)39滑入 的成像腔或通道37。RFID天線23a、23b被附著到圓柱形35的一部分。這些天線23a、23b 可以被彎曲地附著到圓柱形35，或經(jīng)由適當(dāng)?shù)募庸虣C(jī)制(例如加固鉤子和/或維可牢尼龍 搭扣扣件(未示出))來可拆卸地附著。RFID天線23a、23b有效的容量定義了 RFID檢測(cè)距離。當(dāng)RFID標(biāo)簽處于該檢測(cè)距 離中時(shí)，可以完成與RFID標(biāo)簽和RFID讀取器的有效通信。在此，RFID檢測(cè)距離擴(kuò)展到MRI 系統(tǒng)的RF場(chǎng)環(huán)境。MRI系統(tǒng)的環(huán)境可以包括在MRI系統(tǒng)的任意部分中或與其臨近的三維區(qū) 域。然而，如上所述，較大的RFID檢測(cè)距離可能需要附加的RFID讀取器。另一方面，RFID 檢測(cè)距離可以特定地關(guān)注于僅包括由腔37所定義的成像區(qū)域(最高強(qiáng)度RF場(chǎng)所位于的區(qū) 域)及其附近的區(qū)域。在該示例中，RFID檢測(cè)距離將與MRI機(jī)器的靜態(tài)磁場(chǎng)、梯度磁場(chǎng)和 RF場(chǎng)交迭。作為另一示例，附著到患者的RFID標(biāo)簽IOe可以位于用于成像的腔37內(nèi)(見 圖5)，或位于腔37之外(見圖6)。在該示例中，RFID檢測(cè)區(qū)域?qū)⑿枰ǔ上袂?7內(nèi)部 和外部的區(qū)域，以在這兩個(gè)區(qū)域中提供與RFID標(biāo)簽IOe的通信。MRI系統(tǒng)的環(huán)境中的RFID標(biāo)簽IOa-IOe或任意其他RFID標(biāo)簽可以在其操作期間 暴露于由MRI機(jī)器產(chǎn)生的高功率RF場(chǎng)。如上所述，這樣暴露于高功率RF場(chǎng)可以使得大量 的高電壓和/或高電流被施加到RFID標(biāo)簽的IC芯片，從而損壞或甚至摧毀IC芯片。因 此，RFID標(biāo)簽IOa-IOe中的每一個(gè)包括高阻抗裝置13、低阻抗裝置14和/或RF濾波器15 中的至少一個(gè)，以減少或全部阻塞高電壓和/或高電流使其不施加到RFID標(biāo)簽IOa-IOe的 IC芯片。因此，甚至當(dāng)RFID標(biāo)簽IOa-IOe中的每一個(gè)暴露于與MRI應(yīng)用關(guān)聯(lián)的高功率RF 場(chǎng)時(shí)，也保護(hù)RFID標(biāo)簽IOa-IOe中的每一個(gè)的IC芯片6不會(huì)由于過量施加電能而受損或 受到摧毀。圖7-13示出RFID標(biāo)簽10的各種替換，RFID標(biāo)簽10可以通過禁用RFID標(biāo)簽天 線而用于MRI系統(tǒng)環(huán)境中，以便當(dāng)RFID標(biāo)簽暴露于高功率RF場(chǎng)(例如在MRI應(yīng)用中產(chǎn)生 的RF場(chǎng))時(shí)將減少的高電壓和/或高電流施加到RFID標(biāo)簽的IC芯片，從而保護(hù)其不受損 壞或摧毀。圖7示出可以在圖4-6的系統(tǒng)中使用的示例RFID標(biāo)簽。該RFID標(biāo)簽包括IC芯 片11、天線12和用于將天線12調(diào)諧到RFID讀取器的頻率Fid的電容器C。該RFID標(biāo)簽還 包括與IC芯片11并聯(lián)的可控低阻抗裝置。在該實(shí)施例中，低阻抗裝置包括兩個(gè)交叉二極 管Dl、D2，其形成電壓限幅器。電壓限幅器的限制電壓確定可以施加到IC芯片11的最大 電壓。電壓限幅器的這個(gè)限制電壓被設(shè)置為高于IC芯片11的工作電壓，但低于IC芯片11 所允許的最大電壓。可以通過例如快速開關(guān)二極管來實(shí)現(xiàn)二極管D1、D2。這些快速開關(guān)二極管的示例
11可以包括Microsemi制造的1N6639US-1N6441US號(hào)模型。由兩個(gè)交叉二極管Dl、D2形成的低阻抗裝置是寬帶保護(hù)裝置。因此，該低阻抗裝 置不僅工作在與MRI應(yīng)用關(guān)聯(lián)的特定頻率(例如頻率Ftl)，而且只要RF場(chǎng)功率足夠強(qiáng)以打 開電壓限幅器的交叉二極管Dl或D2，該低阻抗裝置還工作在其他頻率(例如MRI環(huán)境中遇 到的所有頻率)。作為示例，可以施加到IC芯片而不損壞或摧毀IC芯片的典型的最大電壓 是10伏特。例如50 μ T B場(chǎng)或200Kv/meter E場(chǎng)的RF場(chǎng)功率可以足夠強(qiáng)以在RFID標(biāo)簽 中感生大于10伏特。MRI機(jī)器在操作期間通常產(chǎn)生該量級(jí)或更大的RF場(chǎng)。圖8示出可以在圖4-6所示的系統(tǒng)中使用的示例RFID標(biāo)簽。該RFID標(biāo)簽包括IC 芯片11、天線12和電容器C。該RFID標(biāo)簽還包括與IC芯片11并聯(lián)的可控低阻抗裝置。通 過串聯(lián)LC諧振電路在該替換實(shí)施例中實(shí)現(xiàn)低阻抗裝置。串聯(lián)LC諧振電路包括電容器91 和電感器93?？梢栽O(shè)置電容器91和電感器93的值，從而串聯(lián)LC電路具有在特定頻率(例如 MRI應(yīng)用的頻率Ftl)的諧振頻率。如果RFID標(biāo)簽暴露于具有該特定頻率Ftl的場(chǎng)，則串聯(lián)LC 諧振電路將創(chuàng)建穿過IC芯片11的短路電路。當(dāng)RFID標(biāo)簽暴露于具有頻率Ftl的場(chǎng)時(shí)，該 短路電路保護(hù)IC芯片11不暴露于另外感生的高電壓。在形成低阻抗裝置的串聯(lián)LC電路因此而創(chuàng)建在一個(gè)頻率(例如頻率Ftl)的短路電 路的同時(shí)，IC芯片11仍然在另一頻率(例如頻率FID-RFID讀取器的頻率)從天線12接 收正常電能。也就是說，在為了保護(hù)的目的而在頻率Ftl禁用RFID標(biāo)簽的同時(shí)，RFID標(biāo)簽工 作在頻率Fid。選擇電容器C，從而電感器93和電容器91串聯(lián)加上電容器C的電抗在頻率 Fid將并聯(lián)諧振提供給天線(L) 12。與圖7所示的RFID標(biāo)簽相比，包括圖8所示的串聯(lián)LC諧振電路的可控低阻抗裝 置操作在特定頻率。也就是說，串聯(lián)LC諧振電路不是寬帶裝置。此外，由于電容器91和電 感器93可以提供高級(jí)功率處理，因此包括串聯(lián)LC諧振電路的低阻抗裝置可以比由圖7所 示的交叉二極管/電壓限幅器實(shí)現(xiàn)的低阻抗裝置更加魯棒。圖9示出可以在圖4-6所示的系統(tǒng)中使用的示例RFID標(biāo)簽。該RFID標(biāo)簽包括IC 芯片11、天線12和電容器C。該RFID標(biāo)簽還包括寬帶高阻抗裝置，用于保護(hù)IC芯片11。 高阻抗裝置與IC芯片11串聯(lián)，并在該實(shí)施例中由自動(dòng)可復(fù)原保險(xiǎn)絲95。保險(xiǎn)絲95處理大 于IC芯片工作電流條件，但小于最大可允許電流條件的保險(xiǎn)絲限制。等于或大于其最大條 件的IC芯片對(duì)電流的暴露可能損壞甚至摧毀IC芯片。當(dāng)把RFID標(biāo)簽放置到高功率RF場(chǎng)(例如501 μ T B場(chǎng)或200KV/米E場(chǎng))中時(shí)， 所包括的RF電流將臨時(shí)開路保險(xiǎn)絲50，并且因此保護(hù)IC芯片11。由于保險(xiǎn)絲95是可復(fù) 原的，因此其在RFID標(biāo)簽離開高功率RF場(chǎng)的區(qū)域之后返回到閉合情況。例如，保險(xiǎn)絲95 將在離開具有高功率RF場(chǎng)的MRI系統(tǒng)環(huán)境之后自動(dòng)復(fù)原。由Digi-Key來制造可以在該實(shí) 施例中使用的可復(fù)原保險(xiǎn)絲的一個(gè)示例。保險(xiǎn)絲95是寬帶器件，并且因此只要感生的電流級(jí)別足夠高就能夠從任意頻率 的信號(hào)打開。然而，由于保險(xiǎn)絲95呈現(xiàn)操作電阻損耗，因此其可以降低RFID標(biāo)簽天線12 的品質(zhì)因數(shù)。結(jié)果，RFID讀取器的有效檢測(cè)距離可能被更加限制。圖10示出可以在圖4-6所示的系統(tǒng)中使用的另一替換示例RFID標(biāo)簽。該RFID標(biāo) 簽包括IC芯片11、天線12和電容器C。該RFID標(biāo)簽還包括頻率特定的可控高阻抗裝置，用于保護(hù)IC芯片11。高阻抗裝置與IC芯片11串聯(lián)，并且包括電感器97和電容器99。并 聯(lián)LC諧振電路還可以包括交叉二極管Dl和D2，如圖10所示。然而，這些交叉二極管D1-D2 可以由短路電路來代替以改進(jìn)阻塞阻抗。選擇電感器97和電容器99的值，從而并聯(lián)LC電路諧振在特定頻率(例如MRI應(yīng) 用的RF場(chǎng)頻率FJ。因此，并聯(lián)LC電路在頻率Ftl呈現(xiàn)高阻抗(例如等效地充當(dāng)開路電路)， 以便減少或阻塞這樣的信號(hào)，從而當(dāng)暴露于具有頻率Ftl的信號(hào)時(shí)保護(hù)IC芯片。另一方面，并聯(lián)LC電路(包括電容器99和電感器97)對(duì)于所施加的具有另一頻率 的信號(hào)(例如具有RFID讀取器的頻率Fid的信號(hào))不呈現(xiàn)高阻抗。選擇電容器C的值，從 而電容器C、電感器97、電容器99和天線(L) 12以并聯(lián)模式諧振在頻率Fid。與圖9的RFID 標(biāo)簽中所示的高阻抗裝置不同的是，由并聯(lián)諧振LC電路實(shí)現(xiàn)的高阻抗裝置對(duì)于IC芯片11 不提供特定寬帶保護(hù)方案。圖11示出可以在圖4-6所示的系統(tǒng)中使用的另一替換示例RFID標(biāo)簽。該RFID標(biāo) 簽包括IC芯片11、天線12和電容器C。該RFID標(biāo)簽還包括傳輸線101和103。傳輸線101 與IC芯片11串聯(lián)，傳輸線103與IC芯片11并聯(lián)。傳輸線101在一端短路。也就是說，傳 輸線101的一側(cè)(圖11所示的右側(cè))被短路，因?yàn)?，中心?dǎo)線被連接到屏蔽罩。反之，傳輸 線103在其一端開路。例如，傳輸線103在圖11所示的下側(cè)不被短路。雖然圖11所示的 實(shí)施例包括兩段傳輸線101和103，但本領(lǐng)域技術(shù)人員應(yīng)理解，如果IC芯片11需要較少量 的保護(hù)，則可以僅需要一段傳輸線。傳輸線中的每一段可以由與PCB兼容的傳輸線(例如 微帶、帶線)來實(shí)現(xiàn)。傳輸線101和103中的每一段處于在施加了特定頻率(例如，在示例中，MRI應(yīng)用 的RF場(chǎng)頻率Ftl)的四分之一波長(zhǎng)。因此，這些傳輸線中的每一段充當(dāng)在該特定頻率Ftl的 諧振電路。由于傳輸線101的輸出端短路，因此傳輸線101將充當(dāng)在頻率Ftl的高阻抗裝置 (例如并聯(lián)諧振電路)。也就是說，傳輸線101的輸入端(圖11的左側(cè))充當(dāng)在頻率Ftl的 開路電路。這樣的高阻抗電路將減少或阻塞在頻率Ftl的信號(hào)，從而保護(hù)IC芯片。另一方面，由于傳輸線103的輸出端(圖11的下端)開路，因此傳輸線103將充 當(dāng)在頻率Ftl的低阻抗裝置(例如串聯(lián)諧振電路)。如上在具有串聯(lián)諧振電路的圖9的實(shí)施 例中描述的那樣，短路電路將以頻率F。在IC芯片11上形成，從而保護(hù)IC芯片11不接收可 能損壞或摧毀IC芯片11的過量的電壓和/或電流。也就是說，傳輸線103的輸入端(圖 11所示的上端)充當(dāng)在頻率Ftl的短路電路。選擇電容器C的值，從而電容器C、來自傳輸線101的電抗、來自傳輸線103的電 抗以及天線(L) 12以并聯(lián)模式諧振在特定頻率(例如RFID讀取器的頻率Fid)。相應(yīng)地，當(dāng) RFID標(biāo)簽暴露于從RFID讀取器發(fā)射的RF場(chǎng)時(shí)，圖11所示的RFID標(biāo)簽仍然正確地操作。 傳輸線101不阻塞在特定頻率Fid的信號(hào)，傳輸線103不短路具有頻率Fid的信號(hào)。處理圖7-10所示的RFID標(biāo)簽的實(shí)施例中的電容器、電感器和保險(xiǎn)絲可能是麻煩 的。這些電路元件可能還需要附加的焊接。因此，使用圖11的實(shí)施例中所示的傳輸線可以 改進(jìn)可制造性。具體地說，可以更容易地對(duì)RFID標(biāo)簽的制造進(jìn)行自動(dòng)化。圖12示出可以在圖4-6所示的系統(tǒng)中使用的另一替換示例RFID標(biāo)簽。與圖11 所示的示例實(shí)施例相似，圖12所示的RFID標(biāo)簽包括兩段傳輸線105和107。然而，傳輸線 105和107中的一段或多段不是在MRI應(yīng)用的頻率Ftl的四分之一波長(zhǎng)。
被短路的傳輸線105可以充當(dāng)電容或電感。具體地說，如果被短路的傳輸線105 小于特定頻率Ftl的1/4波長(zhǎng)長(zhǎng)度(或1/2至3/4波長(zhǎng))，則傳輸線105將充當(dāng)電感。由于 當(dāng)傳輸線105小于四分之一波長(zhǎng)長(zhǎng)度時(shí)，其充當(dāng)電感器，因此電容器RFID標(biāo)簽10可以與傳 輸線105并聯(lián)，以形成并聯(lián)諧振電路。與圖10的實(shí)施例中描述的并聯(lián)諧振電路相似的是， 該并聯(lián)諧振電路將減少或阻塞在頻率Ftl的信號(hào)，從而保護(hù)IC芯片11。該并聯(lián)諧振電路將 不減少或阻塞具有不同頻率(例如頻率Fid)的信號(hào)。另一方面，如果被短路的傳輸線105具有在頻率Ftl的1/4至1/2波長(zhǎng)(或3/4至1 個(gè)波長(zhǎng))，則傳輸線105將充當(dāng)電容。在此情況下，電感器RFID標(biāo)簽IOb可以與傳輸線105 并聯(lián)，以因此再次等效地創(chuàng)建并聯(lián)諧振電路?？梢赃x擇電感器RFID標(biāo)簽IOb的值和傳輸線 長(zhǎng)度，從而并聯(lián)電路具有在頻率Ftl的諧振頻率。該并聯(lián)諧振電路將充當(dāng)高阻抗裝置，以減 少或阻塞具有頻率Ftl的信號(hào)，從而保護(hù)IC芯片11。開端傳輸線107還可以充當(dāng)電容或電感。具體地說，如果開端傳輸線107小于在 頻率Ftl的四分之一波長(zhǎng)長(zhǎng)度(或1/2至3/4波長(zhǎng))，則傳輸線107將充當(dāng)電容。由于傳輸 線107充當(dāng)電容，因此其可以與電感器可控高阻抗裝置13b所并聯(lián)，從而形成串聯(lián)LC電路。 可以選擇電感器可控高阻抗裝置13b的值和傳輸線107的長(zhǎng)度，從而等效串聯(lián)LC電路諧振 在特定頻率(例如MRI應(yīng)用的RF頻率Ftl)。在該頻率Ftl，串聯(lián)LC諧振電路將充當(dāng)?shù)妥杩寡b 置(例如充當(dāng)短路電路)，從而以和結(jié)合圖8的實(shí)施例討論的相似方式來保護(hù)IC芯片11。另一方面，如果開端傳輸線107是在頻率Ftl的1/4至1/2波長(zhǎng)或3/4至1個(gè)波長(zhǎng)， 則其充當(dāng)電感。在此情況下，傳輸線107可以連接到電容器可控高阻抗裝置13a，以等效地 形成串聯(lián)LC電路?？梢赃x擇電感器和傳輸線長(zhǎng)度值，從而等效LC電路諧振在頻率&。再 者，按與IC芯片11并聯(lián)來形成低阻抗裝置(例如短路電路)，從而保護(hù)IC芯片11不受到 可能損壞或摧毀IC芯片11的高并聯(lián)RF信號(hào)。然而，在其他頻率(例如頻率Fid)的信號(hào)將 不被串聯(lián)LC諧振電路短路。圖13示出可以在圖4-6所示的系統(tǒng)中使用的另一替換示例RFID標(biāo)簽。該RFID 標(biāo)簽包括IC芯片11、天線12和電容器C。該RFID標(biāo)簽還包括RF帶通濾波器15。圖13所 示的帶通濾波器包括電感器L1-L3和電容器C1-C3，以在每一端包括阻抗匹配部分。然而， 本領(lǐng)域技術(shù)人員應(yīng)理解，可能有用于實(shí)現(xiàn)帶通濾波器的其他配置。選擇電感器L1-L3和電 容器C1-C3的值，從而該帶通濾波器僅讓具有特定頻率(例如頻率Fid)的信號(hào)通過。不讓 其他頻率(例如MRI應(yīng)用的頻率Ftl)通過，從而保護(hù)IC芯片11。圖14示出可以使用圖4-6的系統(tǒng)來執(zhí)行的非限制性示例處理。通過該處理，可以 檢測(cè)MRI機(jī)器環(huán)境中(例如在MRI機(jī)器中或靠近MRI機(jī)器的任意地方)中存在任意不想要 的物體(或想要的物體)。這些不想要的物體(或想要的物體)例如可以是連接到(或幫 助或允許)正確的MRI機(jī)器操作或是可以被MRI機(jī)器產(chǎn)生的高RF功率場(chǎng)損壞的其他設(shè)備 或者M(jìn)RI組件。不想要的物體還可以包括具有表示患者對(duì)于MRI掃描并非良好的候選的醫(yī) 療條件(例如幽閉恐怖癥)的患者。在每一個(gè)MRI掃描順序之前，一個(gè)或多個(gè)RFID讀取器將“讀取"MRI機(jī)器環(huán)境(步 驟120)?？梢詫FID讀取器的檢測(cè)距離設(shè)置為覆蓋整個(gè)MRI成像腔和/或其附近區(qū)域。 可以增加RFID讀取器的數(shù)量以增加RFID檢測(cè)距離或要覆蓋的容量，例如放置MRI系統(tǒng)的 整個(gè)空間或僅僅是成像通道。計(jì)算機(jī)系統(tǒng)21其后處理從出現(xiàn)在MRI系統(tǒng)環(huán)境中的RFID標(biāo)簽接收的任意信息(步驟121)。如果沒有接收到信息，則在已知RFID標(biāo)簽在MRI機(jī)器環(huán)境 中或認(rèn)為RFID標(biāo)簽在MRI機(jī)器環(huán)境中的情況下，這可以自身充當(dāng)出錯(cuò)消息。計(jì)算機(jī)系統(tǒng)21基于處理的來自RFID標(biāo)簽的信息來確定任意不想要的物體(或想 要的物體)是否在MRI機(jī)器環(huán)境中(步驟123)。例如，先前MRI掃描的操作員可能已經(jīng)錯(cuò) 誤地留下未連接的MRI線圈或MRI成像腔中的其他組件。傳統(tǒng)MRI系統(tǒng)不能檢測(cè)這些沒有 拔出和沒有使用的MRI組件的存在，因此MRI機(jī)器和/或未拔出線圈可能在后續(xù)MRI掃描 期間被損壞。然而，如果以RFID標(biāo)簽來標(biāo)記這種不想要MRI組件，則可以在步驟120-121 由RFID標(biāo)簽讀取器系統(tǒng)來檢測(cè)其存在。如果在MRI系統(tǒng)環(huán)境中沒有檢測(cè)到不想要的物體，(步驟123中的“否”)JljMRI 機(jī)器操作可以開始(步驟125)，或如果MRI系統(tǒng)操作已經(jīng)開始，則該操作可以繼續(xù)，而沒有 損壞不想要的物體和/或MRI機(jī)器自身的危險(xiǎn)。如果MRI環(huán)境中存在不想要的物體(步驟 123中的“是”)，則計(jì)算機(jī)系統(tǒng)21可以自動(dòng)防止MRI機(jī)器開始操作(例如防止MRI系統(tǒng)開 始另一掃描)(步驟126)。如果MRI操作已經(jīng)開始，則計(jì)算機(jī)系統(tǒng)21可以自動(dòng)地立即停止 該操作，從而使得對(duì)想要的物體和/或MRI系統(tǒng)的潛在損壞達(dá)到最小。系統(tǒng)操作員其后可以 移除不想要的物體(步驟127)，并且其后重新開始RFID操作(步驟128)或MRI掃描。還 如所描述的那樣，RFID可以用于保證在允許MRI系統(tǒng)操作之前出現(xiàn)正確的患者(步驟122) 和/或正確的MRI系統(tǒng)組件。圖14描述的處理因此可以提供更加故障安全的系統(tǒng)操作，從而僅當(dāng)在MRI機(jī)器環(huán) 境中沒有找到不想要的物體(和/或找到所有想要的物體和患者)才可以開始MRI應(yīng)用。如 果檢測(cè)到不想要的物體(或沒有檢測(cè)到想要的物體)，則計(jì)算機(jī)系統(tǒng)21將甚至不允許MRI 掃描開始。如果MRI掃描已經(jīng)開始，并且RFID標(biāo)簽確定到存在不想要的物體(或不存在想 要的物體)，則計(jì)算機(jī)系統(tǒng)21可以自動(dòng)地立即停止MRI操作。因此，可以在MRI掃描之前或 在MRI掃描期間(例如當(dāng)沒有出現(xiàn)強(qiáng)RF場(chǎng)時(shí))執(zhí)行對(duì)來自RFID標(biāo)簽的信息的RFID檢測(cè)， 以確定不想要的物體的存在，并且根據(jù)需要來停止MRI掃描。雖然已經(jīng)結(jié)合當(dāng)前考慮為實(shí)踐示例性實(shí)施例的內(nèi)容描述了本發(fā)明，但應(yīng)理解，本 發(fā)明不受限于所公開的實(shí)施例，而是要覆蓋所附權(quán)利要求的精神和范圍中所包括的全部改 變、修改和等同布置。
1權(quán)利要求
一種用于和MRI機(jī)器一起使用的RFID標(biāo)簽(10)，其特征在于，所述RFID標(biāo)簽包括RFID集成電路(11)；以及連接到所述RFID集成電路的結(jié)構(gòu)(13，14，15)，用于當(dāng)所述RFID標(biāo)簽暴露于MRI RF發(fā)送器場(chǎng)時(shí)保護(hù)所述RFID集成電路不受損壞，其中，所述結(jié)構(gòu)包括可控低阻抗裝置(14)，其特征在于，所述可控低阻抗裝置包括與所述集成電路并聯(lián)連接的串聯(lián)LC諧振電路。
2.如權(quán)利要求1所述的RFID標(biāo)簽，其特征在于，所述串聯(lián)LC諧振電路的諧振頻率是 MRI RF發(fā)送器的頻率。
3.如權(quán)利要求1所述的RFID標(biāo)簽，其特征在于，所述可控低阻抗裝置包括傳輸線部 分，具有在預(yù)定MRI RF頻率提供與集成電路并聯(lián)的低阻抗的長(zhǎng)度。
4.如權(quán)利要求3所述的RFID標(biāo)簽，其特征在于，所述傳輸線是四分之一波長(zhǎng)開路傳輸 線，其在所述頻率提供與所述集成電路并聯(lián)的短路電路。
5.一種用于和MRI機(jī)器一起使用的RFID標(biāo)簽(10)，其特征在于，所述RFID標(biāo)簽包括 RFID集成電路(11)；以及連接到所述RFID集成電路的結(jié)構(gòu)(13，14，15)，用于當(dāng)所述RFID標(biāo)簽暴露于MRI RF發(fā) 送器場(chǎng)時(shí)保護(hù)所述RFID集成電路不受損壞，其特征在于，所述用于保護(hù)集成電路的結(jié)構(gòu)包括可控高阻抗裝置。
6.如權(quán)利要求5所述的RFID標(biāo)簽，其特征在于，所述可控高阻抗裝置包括與所述集 成電路串聯(lián)耦合的并聯(lián)LC諧振電路。
7.如權(quán)利要求6所述的RFID標(biāo)簽，其特征在于，所述并聯(lián)LC諧振電路的諧振頻率是預(yù) 定MRI RF頻率。
8.一種用于和MRI機(jī)器一起使用的RFID標(biāo)簽(10)，其特征在于，所述RFID標(biāo)簽包括 RFID集成電路(11)；以及連接到所述RFID集成電路的結(jié)構(gòu)(13，14，15)，用于當(dāng)所述RFID標(biāo)簽暴露于MRI RF發(fā) 送器場(chǎng)時(shí)保護(hù)所述RFID集成電路不受損壞，其特征在于，所述用于保護(hù)集成電路的結(jié)構(gòu)包括頻率選擇性RF濾波器(15)。
9.如權(quán)利要求8所述的RFID標(biāo)簽，其特征在于，所述RF濾波器包括帶通濾波器，其 僅讓具有RFID讀取器頻率的信號(hào)通過。
10.如權(quán)利要求8所述的RFID標(biāo)簽，其特征在于，所述RF濾波器包括帶通濾波器，其 至少阻塞MRI RF頻率。
全文摘要
一種用于和MRI機(jī)器一起使用的RFID標(biāo)簽，具有集成電路(11)和當(dāng)暴露于強(qiáng)MRI RF發(fā)送器場(chǎng)中時(shí)保護(hù)集成電路(11)不受損壞的結(jié)構(gòu)(13，14，15)。用于保護(hù)集成電路的結(jié)構(gòu)可以包括耦合在所述集成電路上的可控低阻抗裝置(14)；與所述集成電路串聯(lián)的可控高阻抗裝置(13)；和/或頻率選擇性RF濾波器(15)。
文檔編號(hào)G06K19/073GK101901368SQ20101024736
公開日2010年12月1日 申請(qǐng)日期2007年4月29日 優(yōu)先權(quán)日2006年5月5日
發(fā)明者楊嘯宇, 藤田浩之, 鄭慶華 申請(qǐng)人:高質(zhì)電動(dòng)有限公司