CN116170714A - 磁共振兼容耳机、磁共振兼容对讲系统及头部线圈装置 - Google Patents

磁共振兼容耳机、磁共振兼容对讲系统及头部线圈装置 Download PDF

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Abstract

磁共振兼容耳机，包括耳机主体(10)、振膜(20)和驱动线圈(30)。振膜(20)设置于耳机主体(10)且能够通过振动产生声音。驱动线圈(30)设置于耳机主体(10)且用于接收音频电流。接收了音频电流的驱动线圈(30)能够在磁共振成像系统的主磁场的作用下产生洛伦兹力。驱动线圈(30)能够通过其产生的洛伦兹力驱动振膜(20)振动。该磁共振兼容耳机具有较好的磁共振兼容性。此外还提供了包括该磁共振兼容耳机的磁共振兼容对讲系统及头部线圈装置。

Description

磁共振兼容耳机、磁共振兼容对讲系统及头部线圈装置
技术领域
本发明涉及一种耳机，尤其是一种磁共振兼容耳机及包括其的磁共振兼容对讲系统及头部线圈装置。
背景技术
磁共振成像(Magnetic resonance imaging，MRI)是一种能够用于疾病诊断的医学影像技术。当受检者位于磁共振成像系统的检测区域接受检查时，操作者需要通过对讲系统向其发出动作指令。然而，传统的耳机(例如动圈式或动铁式)由于包含永磁部件而无法满足磁共振的主磁场和射频磁场的兼容性的要求。
发明内容
本发明的目的是提供一种磁共振兼容耳机，其具有磁共振兼容性。
本发明的另一个目的是提供一种磁共振兼容对讲系统，其具有磁共振兼容性。
本发明的还一个目的是提供一种头部线圈装置，其具有耳机的功能且耳机具有磁共振兼容性。
本发明提供了一种磁共振兼容耳机，其包括一个耳机主体、一个振膜和一个驱动线圈。振膜设置于耳机主体且能够通过振动产生声音。驱动线圈设置于耳机主体且用于接收音频电流。接收了音频电流的驱动线圈能够在磁共振成像系统的主磁场的作用下产生洛伦兹力。驱动线圈能够通过其产生的洛伦兹力驱动振膜振动。
该磁共振兼容耳机，利用磁共振成像系统的主磁场使驱动线圈产生洛伦兹力，进而驱动振膜振动。该磁共振兼容耳机无需使用永磁部件，具有较好的磁共振兼容性。
在磁共振兼容耳机的另一种示意性实施方式中，磁共振兼容耳机还包括一个弹性片和一个传动件。弹性片设置于耳机主体。驱动线圈固设于弹性片。驱动线圈能够通过其产生的洛伦兹力驱动弹性片弹性变形。传动件连接弹性片和振膜。弹性片能够通过弹性变形驱动传动件运动。运动的传动件能够驱动振膜振动。该结构简单且稳定性较好。
在磁共振兼容耳机的再一种示意性实施方式中，弹性片呈片状且垂直于一个输出方向设置。弹性片的边缘固定于耳机主体。弹性片具有一个连接部，连接部能够随弹性片的弹性变形而沿平行于输出方向的方向运动。传动件沿输出方向延伸且一端连接连接部，另一端连接振膜。该结构简单且稳定性较好。
在磁共振兼容耳机的还一种示意性实施方式中，驱动线圈具有至少一个环形的绕线单元。绕线单元沿垂直于输出方向的平面绕制。绕线单元沿一个垂直于输出方向的设定磁场方向的一端固定于连接部并沿平行于设定磁场方向的方向向弹性片的边缘扩展。该结构简单且易于加工。
在磁共振兼容耳机的还一种示意性实施方式中，驱动线圈具有至少一对绕线单元。一对绕线单元沿垂直于设定磁场方向的平面镜像设置。音频电流在一对绕线单元中的流动方向相反，以使作用于连接部的力的方向相同。
在磁共振兼容耳机的还一种示意性实施方式中，一对绕线单元由一段导线连续绕制而成。借此在梯度磁场下产生的感应电势可相互抵消。
在磁共振兼容耳机的还一种示意性实施方式中，振膜和驱动线圈集成为柔性电路板。借此可使整体结构更加紧凑。
本发明还提供了一种磁共振兼容对讲系统，其包括一个声音接收单元和一个声音播放单元。声音接收单元包括一个麦克风、一个第一音频编解码器和一个第一音频处理器。麦克风能够将声音信号转换为模拟信号。第一音频编解码器能够根据麦克风生成的模拟信号生成数字信号。第一音频处理器能够根据第一音频编解码器生成的数字信号生成一个输出信号。声音播放单元包括一个第二音频处理器、一个第二音频编解码器和一个上述的磁共振兼容耳机。第二音频处理器能够根据第一音频处理器生成的输出信号生成一个输入信号。第二音频编解码器能够根据输入信号生成模拟信号。磁共振兼容耳机能够根据第二音频编解码器生成的模拟信号发出声音。该磁共振兼容对讲系统的磁共振兼容耳机，利用磁共振成像系统的主磁场使驱动线圈产生洛伦兹力，进而驱动振膜振动。该磁共振兼容耳机无需使用永磁部件，使得磁共振兼容对讲系统具有较好的磁共振兼容性。
在磁共振兼容对讲系统的另一种示意性实施方式中，磁共振兼容对讲系统还包括一个第一无线通信模块和一个第二无线通信模块。第一无线通信模块连接第一音频处理器。第二无线通信模块连接第二音频处理器。第一音频处理器和第二音频处理器能够通过第一无线通信模块和第二无线通信模块采用无线通信的方式传输信号。借此可实现无线对讲。
在磁共振兼容对讲系统的再一种示意性实施方式中，声音播放单元还包括一个降噪模块。降噪模块能够收集环境噪音并将其转换为数字信号。降噪模块连接第二音频处理器。第二音频处理器能够根据降噪模块生成的数字信号生成输入信号，以使磁共振兼容耳机能发出与环境噪音幅值相同相位相反的声波。借此可实现主动降噪。
在磁共振兼容对讲系统的还一种示意性实施方式中，声音播放单元还包括一个恒流音频放大器。恒流音频放大器的输入端连接第二音频编解码器，输出端连接磁共振兼容耳机。借此可有效降低由于梯度磁场而产生的感应电流的干扰。
本发明还提供了一种头部线圈装置，其包括一个主体、两个气囊和两个上述的磁共振兼容耳机。主体用于容纳受检者的头部，且用于接收受检者的头部的磁共振信号。两个气囊设置于主体且分别对应于受检者的两个耳部。各磁共振兼容耳机连接一个气囊且用于向受检者的耳部播放声音。气囊可通过充放气来调整磁共振兼容耳机与受检者的耳部的距离。借此既实现了固定受检者的头部的功能，同时也兼具了磁共振兼容耳机的功能。
附图说明
以下附图仅对本发明做示意性说明和解释，并不限定本发明的范围。
图1为磁共振兼容耳机的一种示意性实施方式的结构示意图。
图2用于说明图1所示的磁共振兼容耳机的驱动线圈。
图3用于说明驱动线圈的另一种示意性实施方式。
图4为磁共振兼容耳机的另一种示意性实施方式的结构示意图。
图5为磁共振兼容对讲系统的一种示意性实施方式的结构框图。
图6为头部线圈装置的一种示意性实施方式的结构示意图。
标号说明
10 耳机主体
20 振膜
30 驱动线圈
31 绕线单元
40 弹性片
41 连接部
50 传动件
60 主体
70 气囊
75 头垫
100 磁共振兼容耳机
80 声音接收单元
81 麦克风
82 第一音频编解码器
83 第一音频处理器
84 第一无线通信模块
90 声音播放单元
91 第二音频处理器
92 第二音频编解码器
93 第二无线通信模块
94 降噪模块
95 恒流音频放大器
F1 输出方向
F2 设定磁场方向
具体实施方式
为了对发明的技术特征、目的和效果有更加清楚的理解，现对照附图说明本发明的具体实施方式，在各图中相同的标号表示结构相同或结构相似但功能相同的部件。
在本文中，“示意性”表示“充当实例、例子或说明”，不应将在本文中被描述为“示意性”的任何图示、实施方式解释为一种更优选的或更具优点的技术方案。
在本文中，“第一”、“第二”等并非表示其重要程度或顺序等，仅用于表示彼此的区别，以利文件的描述。
为使图面简洁，各图中只示意性地表示出了与本发明相关的部分，它们并不代表其作为产品的实际结构。
图1为磁共振兼容耳机的一种示意性实施方式的结构示意图。如图1所示，磁共振兼容耳机100包括一个耳机主体10、一个振膜20和一个驱动线圈30。
振膜20设置于耳机主体10且能够通过振动产生声音。驱动线圈30设置于耳机主体10且用于接收音频电流。接收了音频电流的驱动线圈30能够在磁共振成像系统的主磁场的作用下产生洛伦兹力。驱动线圈30能够通过其产生的洛伦兹力驱动振膜20振动。
具体地，如图1所示，在本示意性实施方式中，磁共振兼容耳机100还包括一个弹性片40和一个传动件50。弹性片40设置于耳机主体10。驱动线圈30固设于弹性片40。驱动线圈30能够通过其产生的洛伦兹力驱动弹性片40弹性变形。传动件50连接弹性片40和振膜20。弹性片40能够通过弹性变形驱动传动件50运动。运动的传动件50能够驱动振膜20振动。
进一步地，如图1和图2所示，在本示意性实施方式中，弹性片40呈片状且垂直于一个输出方向F1设置。弹性片40例如呈圆片状或矩形片状。弹性片40的边缘固定于耳机主体10。弹性片40具有一个连接部41(为了便于说明，图中用虚线示意性地圈出连接部41，其并非用于限定本发明)，连接部41能够随弹性片40的弹性变形而沿平行于输出方向F1的方向运动。传动件50沿输出方向F1延伸且一端连接连接部41，另一端连接振膜20。
在本示意性实施方式中，驱动线圈30具有数对绕线单元31，数对绕线单元31沿输出方向F1叠置，图2中仅显示了其中一对绕线单元31。各绕线单元31沿垂直于输出方向F1的平面绕制。绕线单元31沿一个垂直于输出方向F1的设定磁场方向F2的一端固定于连接部41并沿平行于设定磁场方向F2的方向向弹性片40的边缘扩展。一对绕线单元31沿垂直于设定磁场方向F2的平面镜像设置。音频电流在一对绕线单元31中的流动方向相反，即在图2中，一个为顺时针方向，另一个为逆时针方向。
使用时，设定磁场方向F2需大致平行于磁共振成像系统的主磁场的方向，接收了音频电流的绕线单元31在磁共振成像系统的主磁场的作用下产生平行于输出方向F1的洛伦兹力，由于绕线单元31沿设定磁场方向F2的两端产生的洛伦兹力的方向相反，其能够驱动连接部41沿平行于输出方向F1的方向运动，从而使得弹性片40弹性变形，进而通过传动件50驱动振膜20振动发出与音频电流相应的声音。
该磁共振兼容耳机，利用磁共振成像系统的主磁场使驱动线圈产生洛伦兹力，进而驱动振膜振动。该磁共振兼容耳机无需使用永磁部件，具有较好的磁共振兼容性。
在其他示意性实施方式中，驱动线圈30可根据需要仅设置一对绕线单元31。
在本示意性实施方式中，由于音频电流在一对绕线单元31中的流动方向相反，可使其作用于连接部的力的方向相同。但不限于此，在其他示意性实施方式中，驱动线圈30可根据需要仅设置一个绕线单元31。
在本示意性实施方式中，一对绕线单元31分别由两段导线绕制而成(这两段导线最终会串联在一起)，但不限于此，在其他示意性实施方式中，如图3所示，一对绕线单元31也可以由一段导线连续绕制而成，其绕线轨迹类似于数字“8”的书写。借此在梯度磁场下产生的感应电势可相互抵消。
图4为磁共振兼容耳机的另一种示意性实施方式的结构示意图。如图4所示，在本示意性实施方式中，磁共振兼容耳机100包括一个耳机主体10、一个振膜20和一个驱动线圈30。
振膜20和驱动线圈30集成为柔性电路板并设置于耳机主体10。振膜20即为柔性电路板的柔性基材，其能够通过振动产生声音。驱动线圈30即为柔性电路板中的电路，其用于接收音频电流。接收了音频电流的驱动线圈30能够在磁共振成像系统的主磁场的作用下产生洛伦兹力。驱动线圈30能够通过其产生的洛伦兹力驱动振膜20振动。该结构更加紧凑。
图5为磁共振兼容对讲系统的一种示意性实施方式的结构框图。如图5所示，磁共振兼容对讲系统包括一个声音接收单元80和一个声音播放单元90。
声音接收单元80包括一个麦克风81、一个第一音频编解码器82和一个第一音频处理器83。麦克风81能够将声音信号转换为模拟信号。第一音频编解码器82能够根据麦克风81生成的模拟信号生成数字信号。第一音频处理器83能够根据第一音频编解码器82生成的数字信号生成一个输出信号。
声音播放单元90包括一个第二音频处理器91、一个第二音频编解码器92和一个图1或图4所示的磁共振兼容耳机100。第二音频处理器91能够根据第一音频处理器83生成的输出信号生成一个输入信号。第二音频编解码器92能够根据输入信号生成模拟信号。磁共振兼容耳机100能够根据第二音频编解码器92生成的模拟信号发出声音。
使用时，声音接收单元80例如位于磁共振成像系统的检测区域外，其没有磁共振兼容性的要求。声音播放单元90的第二音频处理器91和第二音频编解码器92例如设置于磁共振兼容耳机100的耳机主体10，其使用时例如位于磁共振成像系统的检测区域内。
该磁共振兼容对讲系统的磁共振兼容耳机，利用磁共振成像系统的主磁场使驱动线圈产生洛伦兹力，进而驱动振膜振动。该磁共振兼容耳机无需使用永磁部件，使得磁共振兼容对讲系统具有较好的磁共振兼容性。
如图5所示，在示意性实施方式中，磁共振兼容对讲系统还包括一个第一无线通信模块84和一个第二无线通信模块93。第一无线通信模块84连接第一音频处理器83。第二无线通信模块93连接第二音频处理器91。第一音频处理器83和第二音频处理器91能够通过第一无线通信模块84和第二无线通信模块93采用无线通信的方式传输信号。借此可实现无线对讲。第二无线通信模块93例如设置于磁共振兼容耳机100的耳机主体10。
如图5所示，在示意性实施方式中，声音播放单元90还包括一个降噪模块94。降噪模块94能够收集环境噪音并将其转换为数字信号。降噪模块94连接第二音频处理器91。第二音频处理器91能够根据降噪模块94生成的数字信号生成输入信号，以使磁共振兼容耳机100能发出与环境噪音幅值相同相位相反的声波。借此实现主动降噪。
如图5所示，在示意性实施方式中，声音播放单元90还包括一个恒流音频放大器95。恒流音频放大器95的输入端连接第二音频编解码器92，输出端连接磁共振兼容耳机100。由于恒流音频放大器95是以电流作为负反馈，其可有效降低由于梯度磁场而产生的感应电流的干扰。
在其他示意性实施方式中，还可以在声音接收单元80和/或声音播放单元90中设置电池以提供电能，或在声音接收单元80和/或声音播放单元90中设置晶体振荡器，以提高信号的稳定性。
图6为头部线圈装置的一种示意性实施方式的结构示意图。如图6所示，头部线圈装置包括一个主体60、两个气囊70和两个图1或图4所示的磁共振兼容耳机100。主体60用于容纳受检者的头部，且用于接收受检者的头部的磁共振信号。两个气囊70设置于主体60且分别对应于受检者的两个耳部。各磁共振兼容耳机100连接一个气囊70且用于向受检者的耳部播放声音。气囊70可通过充放气来调整磁共振兼容耳机100与受检者的耳部的距离，以通过挤压固定受检者的头部。气囊70例如为伸缩气囊。这样的设计既实现了固定受检者的头部的功能，同时也兼具了上述的磁共振兼容耳机的功能。
在示意性实施方式中，头部线圈装置例如还包括一对头垫75，其用于辅助固定受检者的头部。
应当理解，虽然本说明书是按照各个实施例描述的，但并非每个实施例仅包含一个独立的技术方案，说明书的这种叙述方式仅仅是为清楚起见，本领域技术人员应当将说明书作为一个整体，各实施例中的技术方案也可以经适当组合，形成本领域技术人员可以理解的其他实施方式。
上文所列出的一系列的详细说明仅仅是针对本发明的可行性实施例的具体说明，它们并非用以限制本发明的保护范围，凡未脱离本发明技艺精神所作的等效实施方案或变更，如特征的组合、分割或重复，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (12)

1.磁共振兼容耳机，其特征在于，包括：
一个耳机主体(10)，
一个振膜(20)，其设置于所述耳机主体(10)且能够通过振动产生声音，及
一个驱动线圈(30)，其设置于所述耳机主体(10)且用于接收音频电流，接收了音频电流的所述驱动线圈(30)能够在磁共振成像系统的主磁场的作用下产生洛伦兹力，所述驱动线圈(30)能够通过其产生的所述洛伦兹力驱动所述振膜(20)振动。
2.如权利要求1所述的磁共振兼容耳机，其特征在于，所述磁共振兼容耳机还包括：
一个弹性片(40)，其设置于所述耳机主体(10)，所述驱动线圈(30)固设于所述弹性片(40)，所述驱动线圈(30)能够通过其产生的所述洛伦兹力驱动所述弹性片(40)弹性变形，及
一个传动件(50)，其连接所述弹性片(40)和所述振膜(20)，所述弹性片(40)能够通过弹性变形驱动所述传动件(50)运动，运动的所述传动件(50)能够驱动所述振膜(20)振动。
3.如权利要求2所述的磁共振兼容耳机，其特征在于，所述弹性片(40)呈片状且垂直于一个输出方向(F1)设置，所述弹性片(40)的边缘固定于所述耳机主体(10)，所述弹性片(40)具有一个连接部(41)，所述连接部(41)能够随所述弹性片(40)的弹性变形而沿平行于所述输出方向(F1)的方向运动，所述传动件(50)沿所述输出方向(F1)延伸且一端连接所述连接部(41)，另一端连接所述振膜(20)。
4.如权利要求3所述的磁共振兼容耳机，其特征在于，所述驱动线圈(30)具有至少一个环形的绕线单元(31)，所述绕线单元(31)沿垂直于所述输出方向(F1)的平面绕制，所述绕线单元(31)沿一个垂直于所述输出方向(F1)的设定磁场方向(F2)的一端固定于所述连接部(41)并沿平行于所述设定磁场方向(F2)的方向向所述弹性片(40)的边缘扩展。
5.如权利要求4所述的磁共振兼容耳机，其特征在于，所述驱动线圈(30)具有至少一对所述绕线单元(31)，一对所述绕线单元(31)沿垂直于所述设定磁场方向(F2)的平面镜像设置，音频电流在一对所述绕线单元(31)中的流动方向相反。
6.如权利要求5所述的磁共振兼容耳机，其特征在于，一对所述绕线单元(31)由一段导线连续绕制而成。
7.如权利要求1所述的磁共振兼容耳机，其特征在于，所述振膜(20)和所述驱动线圈(30)集成为柔性电路板。
8.磁共振兼容对讲系统，其特征在于，包括：
一个声音接收单元(80)，其包括：
一个麦克风(81)，其能够将声音信号转换为模拟信号，
一个第一音频编解码器(82)，其能够根据所述麦克风(81)生成的模拟信号生成数字信号，及
一个第一音频处理器(83)，其能够根据所述第一音频编解码器(82)生成的数字信号生成一个输出信号；以及
一个声音播放单元(90)，其包括：
一个第二音频处理器(91)，其能够根据所述第一音频处理器(83)生成的所述输出信号生成一个输入信号，
一个第二音频编解码器(92)，其能够根据所述输入信号生成模拟信号，及
一个如权利要求1至7中任一项所述的磁共振兼容耳机，其能够根据所述第二音频编解码器(92)生成的模拟信号发出声音。
9.如权利要求8所述的磁共振兼容对讲系统，其特征在于，所述磁共振兼容对讲系统还包括：
一个第一无线通信模块(84)，其连接所述第一音频处理器(83)；以及
一个第二无线通信模块(93)，其连接所述第二音频处理器(91)，所述第一音频处理器(83)和所述第二音频处理器(91)能够通过所述第一无线通信模块(84)和所述第二无线通信模块(93)采用无线通信的方式传输信号。
10.如权利要求8所述的磁共振兼容对讲系统，其特征在于，所述声音播放单元(90)还包括一个降噪模块(94)，其能够收集环境噪音并将其转换为数字信号，所述降噪模块(94)连接所述第二音频处理器(91)，所述第二音频处理器(91)能够根据所述降噪模块(94)生成的数字信号生成所述输入信号，以使所述磁共振兼容耳机能发出与所述环境噪音幅值相同相位相反的声波。
11.如权利要求8所述的磁共振兼容对讲系统，其特征在于，所述声音播放单元(90)还包括一个恒流音频放大器(95)，其输入端连接所述第二音频编解码器(92)，输出端连接所述磁共振兼容耳机。
12.头部线圈装置，其特征在于，包括：
一个主体(60)，其用于容纳受检者的头部，且用于接收受检者的头部的磁共振信号；
两个气囊(70)，其设置于所述主体(60)且分别对应于受检者的两个耳部；以及
两个如权利要求1至7中任一项所述的磁共振兼容耳机，各所述磁共振兼容耳机连接一个所述气囊(70)且用于向受检者的耳部播放声音，所述气囊(70)可通过充放气来调整所述磁共振兼容耳机与受检者的耳部的距离。
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