CN110837069B - 局部线圈和用于无线能量传输的系统 - Google Patents

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Abstract

本发明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。

Description

局部线圈和用于无线能量传输的系统
技术领域
本发明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。
背景技术
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DE 10 2012 210 507B4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。
发明内容
因此,本发明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发明的局部线圈和根据本发明的系统来解决。
根据本发明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,根据本发明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。
在根据本发明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。
在根据本发明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,根据本发明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,根据本发明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。
根据本发明的系统具有多个根据本发明的局部线圈、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。
在根据本发明的系统的可想到的实施方式中,时钟源与能量发送装置信号连接,并且被设计为,用于调制能量发送装置的能量发送。例如,可以调制幅度或频率,以便数字编码地传输计数器。
以有利的方式,由此局部线圈能够在没有附加信号的情况下与时钟源同步。
用于运行系统的方法的可想到的实施方式具有通过时钟源发送同步信息的步骤。例如,可以调制用于能量传输的信号或者使用用于控制局部线圈的无线接口。
在另一步骤中,同步信息由局部线圈的时钟控制器接收。为此,能量接收装置例如可以解调用于能量传输的信号,并且由此经由信号连接将调制的同步信号转发到时钟控制器。为了控制局部线圈,还可以提供附加的无线通信接口,该通信接口接收同步信号并且经由信号连接将其转发到时钟控制器。
在另一步骤中,能量供应装置依据同步信息经由能量接收装置控制能量接收。例如还可以想到,能量控制在由同步信息确定的时间点或持续时间中实施能量接收。
以有利的方式,根据本发明的的方法利用根据本发明系统使得可以协调多个局部线圈的能量接收并且实现负载的均匀分布。
在根据本发明的方法的可能的实施方式中,能量接收的步骤具有改变失谐装置状态的步骤。
以有利的方式可以实现,感应线圈仅在能量接收期间与无线地传输能量的信号调谐。反之,在剩余时间内感应线圈失谐,从而不发生不期望的相互作用,例如由于不同局部线圈的耦合引起的失谐,这降低了能量传输的效率。
在根据本发明的方法的可想到的实施方式中,局部线圈的同步输入端具有解调器并且与能量接收装置信号连接。系统的时钟源与能量发送装置信号连接。在此,发送的步骤具有利用时钟源的同步信息调制能量发送装置的能量发送的步骤,并且接收的步骤具有利用解调器解调从能量发送装置接收的信号并将接收的同步信息转发到时钟控制器的步骤。
借助用于能量传输的信号来传输同步信息以有利的方式省去了可能引起干扰的附加的无线通信路径。
在根据本发明的方法的可能的实施方式中,局部线圈具有与时钟控制器信号连接的无线通信装置。该方法具有经由通信装置发送关于能量存储器的充电状态的信息的步骤。例如,可以经由无线电来提供窄带通信装置,无线的局部线圈利用窄带通信装置获得设置命令并发送状态信息。还可以想到,关于无线连接的信息与磁共振信号一起被时分复用、频分复用或数字复用。
以有利的方式,由此时钟控制器能够优化各个局部线圈的充电,从而使能量发送装置的功率需求和SAR负载最小化。
在根据本发明的方法的可想到的实施方式中,时钟源在一个步骤中接收关于充电状态的信息,并且在发送的步骤中依据关于充电状态的信息改变发送的同步信号。
以有利的方式,由此时钟源能够将局部线圈的充电与局部线圈的充电状态相匹配并且加速或优化局部线圈的充电。
附图说明
结合下面结合附图更详细说明的实施例的描述更清楚且明晰地理解本发明的上述特性、特征和优点以及实现它们的方式。
附图中:
图1示出了具有根据本发明天线的磁共振断层成像设备的示例性示意图;
图2示出了根据本发明的局部线圈的示例性示意图;
图3示出了具有根据本发明的能量发送装置的磁共振断层成像设备的示例性示意图;
图4示出了根据本发明的方法的示意性流程图。
具体实施方式
图1示出了具有根据本发明的系统的磁共振断层成像设备1的实施方式的示意图。
磁体单元10具有场磁体11,场磁体11产生用于将记录区域中的样本或者患者100的核自旋对齐的静磁场B0。记录区域布置在患者隧道16中,患者隧道16沿纵向方向2延伸穿过磁体单元10。患者100可以借助患者卧榻30和患者卧榻30的行驶单元36移动到记录区域中。场磁体11通常是超导磁体,其可以提供具有高达3T、在最新设备中甚至更高的磁通密度的磁场。然而,对于较小的场强还可以使用永磁体或者具有正常导电线圈的电磁体。特别地,较小的场强可以更低成本地实现,并且利用现代的、用于图像采集的方法仍然可以提供令人满意的结果。这例如是1.5特斯拉、1特斯拉或0.5特斯拉的场强。
磁体单元10同样具有身体线圈14,身体线圈14被设计为,将经由信号导线馈送的高频信号入射到检查体积中,并且接收由患者100发射的共振信号,并且经由信号导线输出。但是,以优选的方式,用局部线圈50代替身体线圈14来接收高频信号,局部线圈50在患者隧道16中被布置在患者40附近。但是原则上还可以想到,局部线圈50被设计用于进行发送和接收。
控制单元20向磁体单元10提供针对身体线圈14的信号,并且分析接收到的信号。在此,磁共振断层成像设备控制器23协调子单元。
因此,控制单元20具有梯度控制器21,梯度控制器21被设计为经由供电线为梯度线圈12供应可变电流,其以时间协调的方式在检查体积中提供期望的梯度场。
控制单元20具有高频单元22,高频单元22被设计为产生具有预设的时间走向、幅值和频谱功率分布的高频脉冲,以激励患者100中的核自旋的磁共振。在此,可以实现千瓦范围内的脉冲功率。各个单元经由信号总线25彼此连接。
由高频单元22产生的高频信号经由信号连接馈送到身体线圈14,并且发送到患者100的体内,以便在那里激励核自旋。还可以想到额外的发送线圈,其可以布置在患者的身体上。
然后,局部线圈50接收来自患者100的身体的磁共振信号,因为由于较短的距离,局部线圈50的信噪比(SNR)要优于通过身体线圈14接收时的信噪比(SNR)。由局部线圈50接收的MR信号在局部线圈50中被整理并转发到磁共振断层成像设备1的高频单元22以进行分析和图像采集。
磁共振信号通常经由电缆、优选同轴电缆从局部线圈传输到磁共振断层成像设备1。然而,金属导体在激励脉冲期间也作为天线起作用。因此,为了避免高的感应电压,沿着电缆设置外罩波陷波器,从而不危害患者。为了避免这些庞大的连接导线,越来越多地考虑无线信号传输方法。然而,由于局部线圈50还具有有源元件,例如前置放大器、转换器和用于传输的发送器,因此需要没有有线连接的能量供应。
为了能够提供无线能量供应,磁共振断层成像设备1具有能量发送装置40,利用该能量发送装置40可以产生交流电,该交流电例如在流过发送线圈41时产生交变磁场。优选地,发送线圈41布置在患者隧道16附近。还可以想到,将发送线圈41设置在患者卧榻30中。
如果发送线圈41在此是谐振电路的一部分,谐振电路的谐振频率是能量发送装置的交流电的频率,则可以实现发送线圈41中的最大可能的交流电并且因此实现强的交变场以及实现局部线圈50的感应线圈58中的高的能量传输。与局部线圈50中具有相同频率的谐振电路一起,可以提供特别有效的能量传输。在与交流电发生器的适当匹配的情况下还可以以有利的方式减小了作为自由电磁波的不期望的能量发射。
然而,如果在患者隧道16中存在具有相同频率的谐振电路的两个或更多个局部线圈50,则这些局部线圈通过磁场出现相互作用。根据耦合谐振电路的理论,然后谐振频率分开,从而没有谐振电路保持在原始谐振频率,并且能量传输损失了大量功率。
通过在磁共振断层成像设备1中时钟控制器与时钟源42共同作用导致,局部线圈50的谐振电路不出现相互作用,图2中示出的根据本发明的具有能量供应装置55和时钟控制器56的局部线圈解决了该问题。
局部线圈50具有一个或多个天线线圈51,其中采集来自患者100身体的磁共振信号。磁共振信号由前置放大器52,也被称为低噪声放大器(Low Noise Amplifier)LNA,进行放大。在可能的实施方式中,磁共振信号由A/D转换器53直接数字化。然而,还可以想到,首先对磁共振信号进行频率转换。即使不进行AD转换,磁共振信号也可以在转换到一个或多个中间频率之后作为模拟信号进一步传输。为了进行无线传输,在局部线圈50中设置发送器54,该发送器将一个或多个模拟或数字信号调制到载波上并经由天线发送。由于所有磁共振信号所需的带宽,载波优选地在在千兆赫兹的频率范围中。
有源部件,例如前置放大器52、AD转换器53、发送器54或未示出的可能的单元,诸如振荡器和混频器,为了运行需要电流形式的能量。供电由局部线圈50的能量供应装置55进行。能量供应装置55经由能量接收装置无线地接收能量,例如经由感应线圈58通过与由磁共振断层成像设备1的能量发送装置40产生的交变磁场相互作用。为了尽可能有效地实施能量传输,感应线圈58在能量传输期间谐振地调谐到交变磁场的频率。然而,在较高频率下还可以想到例如在借助交变电场的容性传输的情况下的偶极天线或导电表面。
由交变磁场感应的、感应线圈中的交流电然后在能量供应装置55中被整流,并且优选地临时存储在能量存储器57中,以便度过无线能量传输的中断。在此,根据要度过的时间,能量存储器57可以具有电容器、具有高达法拉的容量的被称为超级电容的电解电容器或者可充电电池,诸如锂离子电池、锂聚合物电池或者锂磷酸铁电池。在此,还可以想到,在由超级电容和电池构成的组合中,超级电容短期地临时存储大量能量,并且然后将其输出到电池,以便不超过允许的充电电流。
然后,能量供应装置55将电流连续地输出给耗电器。在此可以想到,通过低干扰纵向控制来稳定电压,或者具有特殊干扰抑制措施的升压转换器在输入值减小的情况下也能保持电压恒定。例如,用于抑制干扰的措施可以包括转换器的特殊频率选择或者与下面说明的时钟控制器的共同作用。
此外,能量供应装置55还具有时钟控制器56。时钟控制器56被设计为与外部时钟源42同步。为此例如可以想到,用同步信息调制能量发送装置40的交变磁场。能量供应装置55的解调器可以解调同步信号并将其馈送到时钟控制器56。然而,还可以想到分开地以另外的频率进行传输。例如,可以设置窄带无线信号连接,用于控制用以传输同步信号的局部线圈50。窄带无线信号连接的频率也可以在几千赫兹或几兆赫兹的范围内。不同局部线圈50的时钟控制器56也可以通过作为同步信息的序列的激励脉冲进行同步。
局部线圈的能量供应装置55的时钟控制器56与感应线圈58的失谐装置59信号连接。在此,失谐装置59被设计为,用于使感应线圈58失谐,从而感应线圈较少地或者几乎完全不耦合到能量发送装置40的交变磁场,并且减少或停止无线能量传输。时钟控制器56以这种方式能够控制通过能量供应装置的能量接收。失谐装置59例如可以具有串联电容或电感,其可以通过诸如PIN二极管的开关与时钟控制器短路或从时钟控制器断开。还可以想到另外的电路,例如具有相应开关的并联的电抗器。
通过结合同步的时钟控制器56实现感应线圈58的失谐,使得不是所有局部线圈50都同时接收能量。优选地,在每个时间点仅由单个局部线圈50进行能量接收。由此能够确保,不同局部线圈50的感应线圈58不经由磁场彼此相互作用,并且在能量接收时以未改变的、最佳的谐振频率尽可能有效地传输能量。
例如,可以想到时钟控制器56的同步,使得通过同步信息,例如脉冲或电平变化,使所有局部线圈50的时钟控制器56中的计数器同步。然后,例如可以想到,将局部线圈50的编号或序列号的最后一位与计数器进行比较,并且仅分别利用其最后一位恰好与计数器读数一致的局部线圈50实施能量传输。还可以想到另外的算法,例如模运算或位运算。还可以设置或者通过磁共振断层成像设备1的设置命令分配相应局部线圈50的编号,从而排除同一时间的访问并且避免未使用的时隙。还可以想到,同步信息直接包含允许在下一个时隙中进行充电的局部线圈50的编号,或者直接将充电命令与同步信息一起发送到特定的局部线圈50。
还有一种解决方案,其中能量供应装置55经由通信装置将能量存储器57的充电状态转发到磁共振断层成像设备1的时钟源42。通信装置例如可以是窄带无线通信接口,经由该通信接口磁共振断层成像设备与局部线圈50交换状态信息或设置命令。但是,还可以想到将充电状态例如与数字磁共振信号一起多路复用。在有利的实施方式中,时钟控制器56然后将同步信息与充电状态匹配,从而优选地通过为例如具有最低充电状态的局部线圈50分配更多时隙,对其进行充电。这可以通过作为同步信息更频繁地重复局部线圈50的编号或者将直接充电命令从时钟源42发送到局部线圈50来实现。
图3中还示出了磁共振断层成像设备1的对应的能量发送装置40。
根据本发明的磁共振断层成像设备1具有能量发送装置40,其被设计为,为无线能量供应提供能量。例如,能量发送装置40可以具有振荡器和功率放大器,利用该振荡器和功率放大器产生高频的交流电。高频的交流电被馈送到布置在患者隧道16附近的天线中、例如发送线圈41中。通过发送线圈41与由能量发送装置和用于发送线圈41的供电线组成的系统之间的针对性的失配,在此实现了仅通过近场中感应进行能量传输,而不会将大量的发送能量作为自由无线电波发射到空间中。由此可以减少SAR负载并使监管审批变得容易。
优选地选择由能量发送装置40产生的交流电的频率,使得谐波不与磁共振信号的频率重合或者不与在随后的分析中使用的中间频率重合。
在可想到的实施方式中,时钟源42与能量发送装置40信号连接。在此,能量发送装置40被设计为,利用来自时钟控制器的同步信息来调制高频的交流电,使得其被局部线圈50的能量供应装置55接收并转发到时钟控制器56。
在另外的实施方式中还可以想到,同步信息由时钟源42自身经由天线发送或者经由磁共振断层成像设备1的控制通道无线地传输到局部线圈50。
根据实施方式,时钟源40可以是简单的时钟发生器或者也可以是具有自身处理器的复杂控制器,该控制器分析由局部线圈50传输的、关于能量存储器57的充电状态的信息,并且例如匹配同步信息,使得优选地为具有低充电状态的局部线圈50供应能量。
在此可以想到,时钟源42作为独立的硬件实施。然而,时钟源42还可以作为磁共振断层成像设备1的控制器上的程序实施。
在图4中示出了根据本发明的方法的示例性流程图。
在步骤S10中,时钟源42发送同步信息。例如可以想到,经由磁共振断层成像设备的无线控制通道来发送同步信息,时钟源42本身具有用于无线发送的发送器,或者能量发送装置的信号在子步骤S11中由时钟源利用同步信息进行调制。
在步骤S20中,时钟控制器56接收同步信息。在此例如可以想到,能量供应装置55在子步骤S21中利用解调器解调从能量发送装置42接收的调制过的信号,并将接收到的同步信息转发给时钟控制器56。
在步骤S30中,能量供应装置55依据同步信息通过能量接收装置接收能量。能量接收装置例如可以是具有失谐装置59的感应线圈58。然后,时钟控制器56在子步骤S31中直接或经由能量供应装置55控制失谐装置59,使得感应线圈58与由能量发送装置产生的交变磁场谐振。
在根据本发明的方法的实施方式中还可以想到,在步骤S40中,能量供应装置55经由通信装置发送关于能量存储器57的充电状态的信息,例如以与磁共振信号多路复用的数据流的形式或在额外的无线反向通道(Rückkanal)中。
优选地,时钟源42然后在步骤S41中接收关于充电状态的信息,并且依据关于充电状态的信息改变在步骤S10中发送的同步信息。
虽然在细节上通过优选的实施例对本发明进行阐述和描述,但是本发明却不限于所公开的示例并且本领域技术人员可以从中导出其它方案,而不脱离本发明的保护范围。

Claims (7)

1.一种由多个局部线圈(50)、能量发送装置(40)和时钟源(42)组成的系统,其中所述局部线圈具有能量供应装置(55),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,
其中所述时钟源(42)被设计为,将同步信息发送到所述局部线圈(50)的时钟控制器(56),
其特征在于,仅局部线圈(50)的真正子集同时经由所述能量接收装置接收能量。
2.根据权利要求1所述的系统,其中所述时钟源(42)与所述能量发送装置(40)信号连接,并且所述时钟源(42)被设计为,用于调制所述能量发送装置(40)的能量发送。
3.一种用于运行根据权利要求1或2所述的系统的方法,其中所述方法具有以下步骤:
S10:通过时钟源(42)发送同步信息;
S20:通过局部线圈(50)的时钟控制器(56)接收所述同步信息;
S30:通过能量供应装置(55)依据所述同步信息经由能量接收装置进行能量接收。
4.根据权利要求3所述的方法,具有局部线圈(50),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),
其中能量接收的步骤S30具有改变失谐装置(59)状态的步骤S31。
5.根据权利要求3所述的方法,其中局部线圈(50)的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接收的外部同步信号解调,
其中发送同步信息的步骤S10具有利用同步信息调制能量发送装置(40)的能量发送的步骤S11,并且接收同步信息的步骤S20具有利用解调器解调从能量发送装置(40)接收的信号并将接收的同步信息转发到时钟控制器(56)的步骤S21。
6.根据权利要求3所述的方法,具有局部线圈(50),其中局部线圈(50)的时钟控制器(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,
其中所述方法具有经由通信装置发送关于能量存储器(57)的充电状态的信息的步骤S40。
7.根据权利要求6所述的方法,其中所述时钟源(42)在步骤S41中接收关于充电状态的信息,并且依据关于充电状态的信息改变在发送同步信息的步骤S10中发送的同步信息。
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Families Citing this family (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN114264992A (zh) * 2020-09-16 2022-04-01 西门子(深圳)磁共振有限公司 线圈控制信号发送装置、线圈、线圈控制系统、线圈控制方法及磁共振成像系统

Family Cites Families (18)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
ATE412189T1 (de) * 2003-09-10 2008-11-15 Koninkl Philips Electronics Nv Magnetresonanzabbildungs-empfangskette mit dynamischer verstärkung und drahtloser empfängerspule
EP1771745A1 (en) * 2004-07-15 2007-04-11 Koninklijke Philips Electronics N.V. Wireless mr receiving coil system
WO2006067682A2 (en) * 2004-12-21 2006-06-29 Koninklijke Philips Electronics N.V. Magnetic resonance device and method
GB0820689D0 (en) * 2008-11-12 2008-12-17 Siemens Ag Antenna arrangement
CN201717673U (zh) * 2010-06-21 2011-01-19 华南理工大学 一种加载无线控制信号的无线能量传输装置
DE102011006509B4 (de) * 2011-03-31 2016-05-12 Siemens Aktiengesellschaft Lokalspulensystem, Magnetresonanzsystem und Verfahren zur Übertragung von Signalen von einer Lokalspule
DE102011076918B4 (de) * 2011-06-03 2019-03-21 Siemens Healthcare Gmbh Lokalspulensystem, Magnetresonanzsystem und Verfahren zur drahtlosen Energieübertragung zu einem Lokalspulensystem
DE102011080141B4 (de) * 2011-07-29 2015-08-27 Siemens Aktiengesellschaft Verfahren zur adaptiven Energieübertragung zu einem Lokalspulensystem
DE102011082190B4 (de) * 2011-09-06 2015-11-19 Siemens Aktiengesellschaft Magnetresonanzeinrichtung mit Empfangsspulen und Verfahren zum Betrieb einer Magnetresonanzeinrichtung
KR101229499B1 (ko) * 2011-11-17 2013-02-04 삼성전자주식회사 Mri 시스템의 기기들 사이의 클럭을 동기화하기 위한 장치 및 방법
DE102012210507B4 (de) 2012-06-21 2016-06-16 Siemens Healthcare Gmbh Lokalspule für ein Magnetresonanzbildgebungssystem und Magnetresonanzbildgebungssystem
JP6073612B2 (ja) * 2012-09-12 2017-02-01 東芝メディカルシステムズ株式会社 磁気共鳴イメージング装置
JP6021652B2 (ja) * 2013-01-16 2016-11-09 東芝メディカルシステムズ株式会社 磁気共鳴イメージング装置、及び、rfコイル装置
JP6391911B2 (ja) * 2013-01-23 2018-09-19 キヤノンメディカルシステムズ株式会社 磁気共鳴イメージング装置、及び、rfコイル装置
DE102013204705A1 (de) * 2013-03-18 2014-09-18 Siemens Aktiengesellschaft Verfahren zur Bereitstellung von Magnetresonanztomographie-Daten bei einem Magnetresonanztomographie-System, sowie Magnetresonanztomographie-System
US10247793B2 (en) * 2014-03-31 2019-04-02 Koninklijke Philips N.V. Receive coils with low-loss detune circuits for magnetic resonance (MR) systems and method of operation thereof
JP6571456B2 (ja) * 2015-08-31 2019-09-04 キヤノンメディカルシステムズ株式会社 磁気共鳴イメージング装置
JP7025417B2 (ja) * 2016-09-29 2022-02-24 コーニンクレッカ フィリップス エヌ ヴェ 無線磁気共鳴エネルギー収集及びコイル離調

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