CN109962725B - 数据传输单元和具有对应数据传输单元的成像设备 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种数据传输单元，该数据传输单元具有发射单元和能够相对于发射单元移动的接收单元，并且该数据传输单元被配置用于经由耦合器从发射单元到接收单元传输数据，甚至是在发射单元和接收单元之间的相对移动期间传输数据，其中该耦合器具有第一介电波导，并且其中第一介电波导具有导体本体和保持结构。

Description

数据传输单元和具有对应数据传输单元的成像设备

技术领域

本发明涉及一种数据传输单元，该数据传输单元具有传输单元和能够相对于发射单元移动的接收单元，并且该数据传输单元被配置用于经由耦合器从发射单元到接收单元传输数据，甚至是在发射单元和接收单元之间的相对移动期间传输数据，其中该耦合器具有第一介电波导。此外，本发明涉及具有对应数据传输单元的成像设备。

背景技术

计算断层扫描仪通常具有固定基座和所谓的机架，在运行期间，即在借助X射线探测器进行数据采集期间，机架相对于固定基座移动并且在移动的同时执行旋转移动。在这种情况下，X射线探测器通常是机架的一部分，借助于X射线探测器进行数据生成，以产生图像，从而在运行中生成的数据必须从机架经由数据传输路径传输回固定基座，并且通常还会传输通过用于所生成的数据的处理单元。

在这种情况下，所生成数据通常经由数据传输路径传输，而无需任何中间存储或相关缓冲，并且相应地与对应数据的生成并行执行，因此也在机架的旋转期间执行。原则上，适合于这种情况的数据传输路径在现有技术是已知的，其中在大多数情况下，众所周知的滑环是对应的数据传输路径的一部分。

DE 10 2016 208 539 A1描述了适于这样的数据传输的数据传输路径的一个备选实施例。该备选实施例包括介电波导，并且还适于非接触式数据传输。以此为起点，本发明的基本目的是提供用于数据传输的有利解决方案。

发明内容

根据本发明，上述目的通过根据本发明的数据传输单元并且还通过根据本发明的成像设备来实现。关于数据传输单元所描述的优势和优选实施例也能类似地转移到成像设备，反之亦然。

本发明涉及一种数据传输单元，该数据传输单元具有能够相对于彼此移动的传输单元和接收单元，并且该数据传输单元被配置用于经由耦合器从发射单元到接收单元传输数据，特别是用于非接触式数据传输，并且有利地，甚至是在发射单元和接收单元之间的相对移动期间也用于数据传输。在此，耦合器还具有第一介电波导，其中第一介电波导具有导体本体和保持结构。特别地，导体本体可以被实现为传送40GHz至300GHz频率范围的电磁波。

特别是在接收单元能够相对于发射单元移动时，发射单元和接收单元能够相对于彼此移动。特别是在发射单元能够相对于接收单元移动时，发射单元和接收单元能够相对于彼此移动。

特别地，本发明公开了一种数据传输单元，该数据传输单元具有发射单元和能够相对于发射单元移动的接收单元，并且该数据传输单元被配置用于经由耦合器从发射单元到接收单元传输数据，甚至是在发射单元和接收单元之间的相对移动期间传输数据，其中该耦合器具有第一介电波导，其中第一介电波导具有导体本体和保持结构。

保持结构可以被特别实现为用于将第一介电波导固定到模块或单元，例如用于将第一介电波导可拆卸地固定到模块或单元。保持结构可以被特别实现为用于将第一介电波导固定到计算断层扫描仪的机架支撑结构，例如用于将第一介电波导可拆卸地固定到计算断层扫描仪的机架支撑结构。

计算断层扫描仪的机架支撑结构例如可以是计算断层扫描仪的可旋转机架的机架支撑结构。特别地，机架支撑结构可以以上述模块和/或单元为特征。

在这种情况下，导体本体主要用于传送电磁波，而保持结构主要用于将第一介电波导、特别是将导体本体固定到为此提供的模块或单元，从而将导体本体保持在对应的模块或单元上。这意味着，将第一介电波导优选地实现到和/或固定到为此准备的模块或单元，使得在电磁波传送穿过第一介电波导时，电磁场基本上仅延伸到导体本体的体积之上，特别是仅在很小程度上延伸到保持结构的体积中。

通常还用第二介电波导来补充第一介电波导，其中第一介电波导通常是发射单元的一部分，并且有利地，第二介电波导是接收单元的一部分。然后，在数据传输单元的运行期间，通常存在从第一介电波导到第二介电波导、经由例如分隔这两个介电波导的气隙的数据传输，特别是非接触式数据传输，并且相应地，两个介电波导通常还是耦合器的一部分。

在这种情况下，有利地，根据本身已知的原理，借助介电波导进行对应的数据传输。取决于实施例变型，数据传输单元此时被实现为单向数据传输单元或双向数据传输单元，其中，特别是在双向数据传输单元的情况下，优选地实现具有前述类型的一定数目的耦合器，并且其中每个耦合器具有至少两个介电波导。

在这种情况下，优选地，这样类型的数据传输单元被实现用于成像设备，这样类型的数据传输单元例如计算断层扫描仪或磁共振断层扫描仪等，并且优选地，相应地被实现或被建造到数据传输单元的成像设备中。这意味着，本文给出的数据传输单元以及特别是下文更详细描述的第一介电波导被用在成像设备中，特别是在DE 10 2016 208 539 A1或DE 10 2015 223 068 A1描述的成像设备中。然后，在本发明中，本文描述的数据传输单元分别代替这些公开文本中描述的数据传输单元或传输路径，特别地，下文更详细描述的第一介电波导将代替这些公开文本中描述的一个介电波导或多个介电波导。因此，在这点上明确参考这两个公开文本中的描述。

本文优选的是这样的数据传输单元，特别是这样的第一介电波导和/或第二介电波导，即，其中第一介电波导的导体本体和/或第二介电波导的导体本体形成一个类型的型材条带或一个类型的型材绞线，并且在此特别是具有端到端均匀横截面。

在这种情况下，对应的横截面例如被实现为圆形或方形，并且有利地，型材条带或绞线型材形成在纵向方向上延伸的绞线型材或在纵向方向上延伸的型材条带。优选地，至少在安装状态下，型材条带或绞线型材进一步形成一种类型的环状体，该环状体例如被布置为围绕柱体的周边。如果数据传输单元例如是具有柱形机架的计算断层扫描仪的一部分，则根据一个实施例变型，介电波导以与具有滑环的计算断层扫描仪中的滑环类似的方式在周边侧上围绕机架。

进一步有利的是，导体本体和保持结构、特别是整个第一介电波导由相同的材料组成。在这样的情况下，特别地，第一介电波导被实现为单件式的、单体式的，因此是准单片式的。优选地，这种方式同样也适用于第二介电波导，或作为第二介电波导的一个备选方案。

根据另一实施例，通过单独结构的方式来实现第一介电波导的保持结构和/或第二介电波导的保持结构，其中，在这种情况下，保持结构和导体本体通常由不同材料组成。这里，导体本体例如被嵌入保持结构中，然后通过这种方式，由保持结构来保持导体本体，以用于将导体本体的一部分固定或锚定到模块或单元。根据一个实施例变型，通过以部分护罩或部分泡沫外壳的方式来实现保持结构，其中从横截面看，导体本体至少在一个周边区域是裸露的，即，在一侧上实际是裸露的，而其他周边区域被保持结构包围。

如果由不同材料来实现导体本体和保持结构，保持结构优选地由(微)多孔或泡沫型材料组成。这种情况下还有用的是，用于保持结构的材料的介电性值、介电常数值或相对介电常数具有近似为1的值，即例如在1至1.5的范围内的值。

此外，导体本体由聚四氟乙烯或聚乙烯制成，并且有利地被设计用于传送40GHz至300GHz频率范围的电磁波，即，例如大约60GHz的电磁波。这在导体本体和保持结构由相同材料制成的情况下也适用于导体本体，并且如果整个第一介电波导和/或整个第二介电波导由单一材料制成，即，基本被设计为是整体的，以上都优选地适用于第一和/或第二介电波导。

具体地，在导体本体和保持结构、特别是整个第一介电波导由相同材料组成时，保持结构还优选地形成插头连接的第一部分，即，机械插头连接的第一部分，使得第一介电波导例如可以仅通过插入或卡入而被附接。这意味着，第一介电波导优选地被固定为数据传输单元的实现的一部分，特别是在成像设备的制造过程中借助保持结构、并且通过在模块或单元上实现插头连接来进行固定，由此第一介电波导被可拆卸地附接到对应的模块或单元，这种情况下的原理还可转移到第二介电波导。相应地，单元或模块还具有例如通过凹缝或凹槽来实现的插头连接的第二部分。

在有利改进中，通过具有底切的插座的方式来实现插头连接的第二部分。然后，如果进行插头连接并且保持结构或第一介电波导置于插座中，保持结构或第一介电波导基本咬合底切后部。这意味着，优选地，插头连接以以下方式来实现，即，使得在进行插头连接时，保持结构或第一介电波导将不是由压入配合而是由形状配合来保持，或不仅是由压入配合而且由形状配合来保持。为了更容易地建立插头连接，进一步优选的是，将保持结构或第一介电波导实现为至少部分是弹性的。

根据一个实施例变型，保持结构还具有一定数目的保持臂，或通过一定数目的保持臂来实现，这些保持臂被形成在导体本体上并且通常在插头连接的插入方向上延伸。在这样的实施例中，保持臂优选地被均匀布置，即，特别是以均匀分布的方式在纵向范围上分布，并且特别是在第一介电波导的纵向方向的范围上分布。

作为一个备选方案或附加方案，第一介电波导形成一个类型的型材条带或绞线型材，该型材条带或绞线型材进一步优选地具有端到端均匀横截面。在这种情况下，将插头连接设计为类似于槽中榫接合、或类似于榫槽接合、或类似于燕尾榫接合。根据一个实施例变型，在这种情况下，上述连接优选地延伸至少超过第一介电波导的纵向范围的50％，更优选地至少超过75％，特别地，基本上沿着第一介电波导的整个纵向范围。

从横截面看，实现第一介电波导的型材条带还具有一定数目的保持腹板，这些保持腹板横向延伸到纵向范围，即，通常横向延伸到纵向方向上的范围，并且此外还优选地横向延伸到插头连接的插入方向，即，横向延伸到第一介电波导被布线的方向，以建立插头连接。根据另一优选实施例变型，这些保持腹板形成保持结构，并且例如在进行插头连接时，这些保持腹板在底切后部接合，使得插头连接不是被实现为压入配合连接而是形状配合连接，或者不仅被实现为压入配合连接而且还被实现为形状配合连接。

在有利改进中，从横截面看，在导体本体的两个相对侧上，分别将保持腹板形成在导体本体上，并且在没有另外的中间几何形状的情况下将保持腹板直接形成在导体本体上。然后，从横截面看，第一电介质波导通常实现为具有方形腹部形状的导体本体，两个彼此相对放置的翼，即，两个保持腹板与导体本体连接。

在这种情况下，取决于实施例变型和应用目的，保持腹板的形状、导体本体的形状以及在导体本体上形成的保持腹板的相对位置是可变化的。因此，根据一个实施例变型，从横截面看，保持腹板朝向外部逐渐变细，即，在与纵向方向横切的方向上、并且在与插头连接的插入方向横切的方向上、以及被引导远离导体本体或远离导体本体指向。

作为一个备选方案或附加方案，从横截面看，保持腹板是成角度的，特别地，实际上是相对插头连接的插入方向成角度。在这种情况下，在进行插头连接时，作为一个类型的倒钩，保持腹板咬合底切后部。

还有利的实现是，从横截面看，保持腹板与导体本体的上侧形成齐平接合，通常在上侧，齐平接合的法线指向插头连接的插入方向。然后，在这样的实现中，从横截面看，第一介电波导通常具有一种T形。

另外优选的是，将第一介电波导与以插头连接的第二部分为特征的单元或模块之间的接触限制到最小，并且这特别是在腹板的外端区域中实现。在所有其他区域中，优选地，存在围绕第一介电波导的自由空间，该自由空间中通常存在空气。这对第一介质波导的衰减特性具有有利影响。

如上文已提及的，本文给出的数据传输单元被实现用于成像设备，并且相应地，本文给出的数据传输单元将优选地被用在成像设备中。然后，优选地，本发明的成像设备被实现为计算断层扫描仪或磁共振断层扫描仪，并且具有根据上文给定的实施例变型中任一实施例变型的数据传输单元。

根据优选的实施例变型，在这种情况下，成像设备被实现为计算断层扫描仪，并且具有固定基座和具有机架支撑结构的可旋转机架。在这种情况下，优选地，发射单元是可旋转机架的一部分，并且优选地将第一介电波导固定到机架支撑结构，第一介电波导通常还被实现发射单元。这里，优选地，借助插头连接，特别是借助以上描述类型的插头连接，将第一介电波导固定到机架支撑结构，并且在这种情况下，优选地，机架支撑结构具有凹槽，针对上述第一部分，即，针对由第一介电波导实现的第一部分，该凹槽形成插头连接的一个部分、特别是插头连接的第二部分。

在这种情况下，进一步优选地将对应的凹槽实现为周向凹槽，这样的周向凹槽围绕机架的周边。此外，有利的是，第一介电波导被布置为在进行插头连接之后被嵌入该凹槽中。

附图说明

下文将参考示意性附图更详细地解释本发明的示例性实施例。在附图中：

图1在一个横截面图中示出了具有凹槽和被插入该凹槽中的第一介电波导的计算断层扫描仪，

图2在一个横截面图中示出了凹槽和被伸入凹槽中的第一介电波导，

图3在一个横截面图中示出了第一介电波导，

图4在一个横截面图中示出了第一介电波导的第一备选实现，

图5在一个横截面图中示出了第一介电波导的第二备选实现，

图6在一个横截面图中示出了第一介电波导的第三备选实现，以及

图7在一个横截面图中示出了第一介电波导的第四备选实现。

在所有附图中，彼此对应的部件分别具有相同的附图标记。

具体实施方式

下文以示例方式描述成像设备，该成像设备在图1中被概要示出了为由计算断层扫描仪2实现，并且具有固定基座4和可旋转机架6。这里，机架6根据已知的原理被实现用于借助X射线探测器(未被示出)来生成图像数据，并且相应地，在计算断层扫描仪2的运行期间生成数据，所生成的数据将在机架6的旋转期间从可旋转机架6传输到固定基座4，并且这样的传输借助数据传输单元8来进行。

第一介电波导10和第二介电波导12是上述数据传输单元8的部分，第一介电波导10和第二介电波导12相对于彼此布置，使得两者之间存在平均约为1mm的气隙20，该气隙20在机架6的旋转期间在0.5mm至1.5mm的范围内变化。根据已知的原理，能够将图像数据从第一介电波导10、穿过该气隙20传输到第二介电波导12，从而将图像数据从可旋转机架6传输到固定基座4。因此，第一介电波导10是发射单元的一部分，而第二介电波导12是接收单元的一部分。此外，第一介电波导10和第二介电波导12还形成耦合器14，该耦合器14耦合基座4和机架6以用于信号传送。

如图1所示，在优选实施例中，第一介电波导10在这种情况下被设计为环形，或者假设在第一介电波导10的安装状态下是一种环形设计。因此，在安装状态下，第一介电波导10围绕可旋转机架6的周边，并且优选地在这种情况下被布置为嵌入在凹槽16中。在此，凹槽16是机架支撑结构18的一部分，并且优选地形成插头连接的第二部分，借助该插头连接可将第一介电波导10附接到机架支撑结构18。

插头连接的第一部分与插头连接的第二部分互补，插头连接的第一部分实现第一介电波导10，在示例性实施例中，优选地通过型材条带或绞线型材来实现第一介电波导10。在这种情况下，优选地，该型材条带或该绞线型材具有均匀横截面，该横截面延伸在第一介电波导10的整个纵向范围上。

进一步优选地，对应的型材条带或对应的绞线型材被实现为单件式的、单体式的和准单片式的，并且例如由聚四氟乙烯或聚乙烯制成。

在这种情况下，优选地，第一介电波导10的形状能够被细分成不同区域，这些区域根据其功能而不同。因此，有利地，第一介电波导10具有导体本体22，该导体本体22例如被实现为方形并且通常由保持结构24邻接。在这种情况下，导体本体22主要用于传送电磁波，并且保持结构24主要用于将第一介电波导10固定到机架支撑结构18。这意味着，通过第一介电波导10的实现，在电磁波传送穿过第一介电波导10期间，电磁场首先集中在导体本体22上，并且仅很小程度地延伸到保持结构24中。

图2示出了第一介电波导10的一个可能实现。在此，从横截面看，第一介电波导10具有方形的导体本体22，在横向方向26看，两个保持腹板28在两个相对侧上与导体本体22邻接，两个保持腹板28像两个侧翼一样位于导体本体22的侧面，并且在该实施例变型中，两个保持腹板28形成保持结构24。在这种情况下，导体本体22和两个保持腹板28形成一种T形。

从图2还可以看出，在该示例性实施例中，第一介电波导10被布置为嵌入在机架支撑结构18的凹槽16中，并且在进行插头连接时，两个保持腹板28在凹槽16中的底切30后部接合，从而通过凹槽16中的形状配合来保持第一介电波导10。

在凹槽16的区域中，第一介电波导10和机架支撑结构18之间的接触被进一步减少到最小，并且这在保持腹板28的外端区域中实现。在所有其他区域中，存在围绕第一介电波导10的自由空间，在自由空间中通常存在空气。

图3示出本文给出的用于成像设备的第一介电波导10的示例尺寸，其中，b2＝10mm，b1＝4mm，d1＝2mm，并且d2＝1mm。

图4至图7重现第一介电波导10的其他实施例变型，其中通过不同的横截面来区分这些变型和上文描述的变型。所有实施例变型的共同点是方形导体本体22，该方形导体本体22在两个相对侧上分别附接有保持腹板28。

在图4和图5的变型中，保持腹板28在横向方向26上并且相对横向方向26逐渐变细，即，分别在远离导体本体22指向的方向上逐渐变细。在根据图4的实施例变型的情况下，保持腹板28还成角度，并且是相对插头连接的插入方向32成角度，第一介电波导10将在该插入方向32上被导引进行插头连接。

与根据图2至图5的实施例变型不同，在根据图6和图7的两个实施例变型中的保持腹板28没有齐平地形成在导体本体22上，而是在插入方向32上以一定位置偏移形成在导体本体22上，即，基本上稍低于导体本体22的上侧34，上侧34在计算断层扫描仪2中面向第二介电波导12。这两个实施例变型在以下情况下是特别有利的，即，第一介电波导10不是可旋转机架6的一部分而是固定基座4的一部分、并且相应地借助插头连接被附接到固定基座4的支撑结构。在这种情况下，在运行期间不会产生抵抗作用于插头连接的大力，即特别是不产生离心力，由此这样类型的插头连接被设计用于较小的力，特别是抵抗作用在插入方向32上的力。

本发明不限于上述示例性实施例。相反，本领域技术人员还可以从上述实施例得出本发明的其他变型，而不脱离本发明的主题。特别地，结合示例性实施例描述的所有单独的特征还可以通过其他方式来组合，而不脱离本发明的主题。

Claims (14)

1.一种数据传输单元(8)，所述数据传输单元具有接收单元和能够相对于所述接收单元移动的发射单元，并且所述数据传输单元被配置用于在所述发射单元和所述接收单元之间相对移动期间经由耦合器(14)从所述发射单元到所述接收单元传输数据，其中所述耦合器(14)具有第一介电波导(10)，

其特征在于，

所述第一介电波导(10)具有导体本体(22)和保持结构(24)，所述导体本体(22)被构造成用于传送40GHz至300GHz频率范围的电磁波，所述保持结构(24)被构造成用于将所述第一介电波导(10)固定到结构单元，并且

所述保持结构(24)由一定数目的保持臂来实现，所述数目的保持臂被形成在所述导体本体(22)上，和/或所述第一介电波导(10)形成一个类型的型材条带，其中所述第一介电波导(10)形成的所述型材条带从横截面看具有一定数目的保持腹板(28)，所述保持腹板(28)横向延伸到所述型材条带的纵向范围。

2.根据权利要求1所述的数据传输单元(8)，其特征在于，所述导体本体(22)和所述保持结构(24)由相同的材料组成。

3.根据权利要求1或2所述的数据传输单元(8)，其特征在于，所述保持结构(24)形成插头连接的第一部分。

4.根据权利要求1或2所述的数据传输单元(8)，其特征在于，所述第一介电波导(10)形成具有端到端均匀横截面的型材条带。

5.根据权利要求4所述的数据传输单元(8)，其特征在于，从横截面看，实现所述第一介电波导(10)的所述型材条带具有一定数目的保持腹板(28)，所述保持腹板(28)横向延伸到所述型材条带的纵向范围，并且所述保持腹板(28)还横向延伸到插头连接的插入方向(32)。

6.根据权利要求5所述的数据传输单元(8)，其特征在于，从横截面看，在所述导体本体(22)的两个相对侧上，分别将保持腹板(28)直接形成在所述导体本体(22)上。

7.根据权利要求5或6所述的数据传输单元(8)，其特征在于，从横截面看，所述保持腹板(28)朝向外部逐渐变细。

8.根据权利要求5或6所述的数据传输单元(8)，其特征在于，从横截面看，所述保持腹板(28)相对所述插头连接的所述插入方向(32)成角度。

9.根据权利要求5或6所述的数据传输单元(8)，其特征在于，从横截面看，所述保持腹板(28)具有到所述导体本体(22)的上侧(34)的齐平接合，所述齐平接合的法线指向所述插头连接的所述插入方向(32)。

10.根据权利要求1所述的数据传输单元(8)，其特征在于，所述导体本体(22)和所述保持结构(24)由相同的材料组成，并且所述第一介电波导(10)被实现为单体式的。

11.一种成像设备(2)，具有根据权利要求1至10中的任一项所述的数据传输单元(8)。

12.根据权利要求11所述的成像设备(2)，其特征在于，所述发射单元是具有机架支撑结构(18)的可旋转机架(6)的一部分，并且所述接收单元是固定基座(4)的一部分，其中所述第一介电波导(10)也形成所述发射单元并且被固定到所述机架支撑结构(18)。

13.根据权利要求12所述的成像设备(2)，其特征在于，所述第一介电波导(10)借助插头连接被固定到所述机架支撑结构(18)。

14.根据权利要求13所述的成像设备(2)，其特征在于，所述机架支撑结构(18)中的凹槽(16)形成所述插头连接的一部分。

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