CN117607768A - 驱动电路、方法、设备和磁共振成像系统 - Google Patents

驱动电路、方法、设备和磁共振成像系统 Download PDF

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Abstract

本公开涉及驱动电路、方法、设备和磁共振成像系统，并提供使用光隔离器电路来控制开关电路的技术，该开关电路被配置为耦接到磁共振成像系统的射频线圈。在实施例中，光隔离器电路可以被配置为将MRI系统的开关控制器与开关电路电流隔离和/或跨隔离屏障提供反馈。实施例提供了设备，包括：开关电路，其被配置为耦接到MRI系统的RF线圈；以及驱动电路，其包括被配置为控制开关电路的光隔离器电路。实施例提供了MRI系统，包括：RF线圈，其被配置为当操作时向MRI系统的视场发射RF信号和/或从MRI系统的视场接收RF信号；开关电路，其耦接到RF线圈；以及驱动电路，其包括被配置为控制开关电路的光隔离器电路。

Description

驱动电路、方法、设备和磁共振成像系统
本申请是申请日为2021年12月13日、申请号为202180093665.X、发明名称为“用于磁共振成像应用的光隔离器电路”的申请的分案申请。
技术领域
本申请涉及驱动电路、方法、设备和磁共振成像系统。
背景技术
磁共振成像(MRI)为许多应用提供了重要的成像模态并且在临床和研究环境中被广泛利用以产生人体内部的图像。MRI基于检测作为原子响应于由所施加的电磁场引起的状态变化而发射的电磁波的磁共振(MR)信号。例如，核磁共振(NMR)技术涉及检测在被成像对象中的原子(例如，人体组织中的原子)的核自旋的重新对准或弛豫时从被激发原子的核发射的MR信号。可以对所检测到的MR信号进行处理以产生图像，其中该图像在医学应用的背景下使得能够对身体内的内部结构和/或生物过程进行调查以用于诊断、治疗和/或研究目的。
发明内容
本公开的一些方面涉及一种驱动电路，其被配置为驱动开关电路，所述开关电路被配置为耦接到磁共振成像(MRI)系统的射频(RF)线圈，所述驱动电路包括被配置为控制所述开关电路的光隔离器电路。在一些实施例中，所述MRI系统是低场MRI系统。在一些实施例中，所述RF线圈是RF发射线圈。在一些实施例中，所述光隔离器电路包括隔离电源和隔离驱动器。在一些实施例中，所述隔离驱动器被配置为从所述隔离电源汲取小于10微安(μA)的静态电流。
在一些实施例中，所述隔离电源被配置为接收隔离屏障的第一侧上的偏置信号并且基于所述偏置信号在所述隔离屏障的第二侧上生成偏置电压；以及所述隔离驱动器被配置为接收所述隔离屏障的第一侧上的控制信号并且基于所述控制信号来控制所述隔离屏障的第二侧上的所述开关电路。在一些实施例中，所述隔离电源包括所述隔离屏障的第一隔离屏障部分，并且被配置为接收所述第一隔离屏障部分的第一侧上的所述偏置信号，并且在所述第一隔离屏障部分的第二侧上生成所述偏置电压；以及所述隔离驱动器包括所述隔离屏障的第二隔离屏障部分，并且被配置为接收所述第二隔离屏障部分的第一侧上的所述控制信号并且控制所述第二隔离屏障部分的第二侧上的所述开关电路。
在一些实施例中，所述驱动电路还包括耦接到所述隔离电源的电容器，其中，所述隔离电源被配置为在所述隔离驱动器使用跨所述电容器的偏置电压来控制所述开关电路的情况下维持跨所述电容器的所述偏置电压。在一些实施例中，所述隔离电源包括光电隔离器(PVI)。在一些实施例中，所述隔离驱动器包括至少一个光电晶体管。在一些实施例中，所述至少一个光电晶体管包括：第一光电晶体管，其被配置为将来自所述隔离电源的所述偏置电压耦接到所述开关电路；以及第二光电晶体管，其被配置为从所述开关电路释放所述偏置电压。在一些实施例中，所述第一光电晶体管被配置为接收所述控制信号，并且所述第二光电晶体管被配置为接收所述控制信号的反相版本。
在一些实施例中，所述光隔离器电路还包括反馈电路，所述反馈电路被配置为基于所述隔离屏障的第二侧上的感测信号在隔离屏障的第一侧上生成反馈信号，所述开关电路位于所述隔离屏障的第二侧上。在一些实施例中，所述反馈电路包括：感测组件，其位于所述隔离屏障的第二侧上并且被配置为生成所述感测信号；以及反馈光电晶体管，其被配置为接收所述隔离屏障的第二侧上的所述感测信号并且基于所述感测信号在所述隔离屏障的第一侧上生成所述反馈信号。在一些实施例中，所述光隔离器电路包括隔离电源，所述隔离电源被配置为接收所述隔离屏障的第一侧上的偏置信号并且基于所述偏置信号在所述隔离屏障的第二侧上生成偏置电压，以及其中，所述感测组件被配置为基于所述偏置电压来生成所述感测信号。在一些实施例中，所述感测组件包括齐纳二极管。
在一些实施例中，所述开关电路包括以反向串联(anti-series)配置耦接的第一开关和第二开关。在一些实施例中，所述光隔离器电路被配置为分别耦接到所述第一开关和所述第二开关的第一控制端子和第二控制端子。在一些实施例中，所述第一开关和所述第二开关包括场效应晶体管(FET)。在一些实施例中，所述第一开关和所述第二开关包括氮化镓(GaN)FET。在一些实施例中，所述光隔离器电路被配置为在小于100微秒中改变所述开关电路的状态。在一些实施例中，所述光隔离器电路被配置为在小于50微秒中改变所述开关电路的状态。在一些实施例中，所述光隔离器电路被配置为在小于10微秒中改变所述开关电路的状态。
在一些实施例中，所述驱动电路不包括铁磁性材料。在一些实施例中，所述驱动电路不包括变压器。
本公开的一些方面涉及一种方法，所述方法包括：至少部分地使用光隔离器电路来对耦接到磁共振成像(MRI)系统的射频(RF)线圈的开关电路进行控制。在一些实施例中，所述MRI系统是低场MRI系统。在一些实施例中，所述RF线圈是RF发射线圈。
在一些实施例中，所述光隔离器电路包括隔离电源和隔离驱动器，控制所述开关电路包括：在所述隔离电源处接收隔离屏障的第一侧的偏置信号，基于所述偏置信号在所述隔离屏障的第二侧上生成偏置电压，并且在所述隔离驱动器处接收所述隔离屏障的第一侧上的控制信号，并且所述隔离驱动器基于所述控制信号来控制所述隔离屏障的第二侧上的所述开关电路。在一些实施例中，所述隔离电源包括所述隔离屏障的第一隔离屏障部分，接收所述第一隔离屏障部分的第一侧上的所述偏置信号，并且在所述第一隔离屏障部分的第二侧上生成所述偏置电压；以及所述隔离驱动器包括所述隔离屏障的第二隔离屏障部分，接收所述第二隔离屏障部分的第一侧上的所述控制信号，并且控制所述第二隔离屏障部分的第二侧上的所述开关电路。
在一些实施例中，所述方法还包括通过所述隔离驱动器从所述隔离电源汲取小于10微安(μA)的静态电流。在一些实施例中，控制所述开关电路包括：当所述隔离驱动器使用所述偏置电压来控制所述开关电路时，维持跨耦接到所述隔离电源的电容器的偏置电压。在一些实施例中，所述隔离电源包括光电隔离器(PVI)。在一些实施例中，所述隔离驱动器包括至少一个光电晶体管。在一些实施例中，控制所述开关电路还包括：使用第一光电晶体管将来自所述隔离电源的所述偏置电压耦接到所述开关电路；以及使用第二光电晶体管来从所述开关电路释放所述偏置电压。在一些实施例中，控制所述开关电路还包括：在所述第一光电晶体管处接收所述控制信号并且在所述第二光电晶体管处接收所述控制信号的反相版本。
在一些实施例中，所述方法还包括：基于所述隔离屏障的第二侧的感测信号在隔离屏障的第一侧上生成反馈信号，并且所述开关电路位于所述隔离屏障的第二侧上。在一些实施例中，生成所述反馈信号包括：在反馈光电晶体管处接收所述隔离屏障的第二侧上的所述感测信号，并且所述反馈光电晶体管基于所述感测信号在所述隔离屏障的第一侧上生成所述反馈信号。在一些实施例中，所述方法还包括：基于隔离电源的偏置电压来生成所述感测信号，其中，所述隔离电源基于在所述隔离电源处接收到的所述隔离屏障的第一侧上的偏置信号在所述隔离屏障的第二侧上生成所述偏置电压。在一些实施例中，使用齐纳二极管来生成所述感测信号。
在一些实施例中，所述开关电路包括以反向串联配置耦接的第一开关和第二开关。在一些实施例中，所述第一开关和所述第二开关包括场效应晶体管(FET)。在一些实施例中，所述第一开关和所述第二开关包括氮化镓(GaN)FET。在一些实施例中，控制所述开关电路包括：在小于100微秒中改变所述开关电路的状态。在一些实施例中，控制所述开关电路包括：在小于50微秒中改变所述开关电路的状态。在一些实施例中，控制所述开关电路包括：在小于10微秒中改变所述开关电路的状态。
在一些实施例中，控制所述开关电路包括：使用不包括铁磁性材料的驱动电路。在一些实施例中，控制所述开关电路包括：使用不包括变压器的驱动电路。
本发明的一些方面涉及一种设备，包括：开关电路，其被配置为耦接到磁共振成像(MRI)系统的射频(RF)线圈；以及驱动电路，其包括被配置为控制所述开关电路的光隔离器电路。
本发明的一些方面涉及一种磁共振成像(MRI)系统，包括：射频(RF)线圈，其被配置为当操作时向所述MRI系统的视场传输RF信号和/或从MRI系统的视场接收RF信号；开关电路，其耦接到RF发射线圈；以及驱动电路，其包括被配置为控制所述开关电路的所述光隔离器电路。
应当理解，前述概念和下面更详细描述的附加概念的所有组合被视为本文所公开的发明主题的一部分。特别地，在本公开的结尾出现的要求保护的主题的所有组合被视为本文所公开的发明主题的一部分。
附图说明
将参考以下图描述所公开的技术的各种方面和实施例。应当理解，图不一定按比例绘制。
图1是根据本文所述的技术的一些实施例的例示性磁共振成像(MRI)系统100的图。
图2是根据本文所述的技术的一些实施例的例示性MRI系统200的一部分的图，该MRI系统200包括射频(RF)线圈226、耦接到RF线圈226的开关电路216、以及包括被配置为控制开关电路216的光隔离器电路240的驱动电路230。
图3A是根据本文所述的技术的一些实施例的例示性MRI系统300a的一部分的图，该MRI系统300a包括被配置为通过使RF线圈326作废来使RF线圈326失谐的开关电路316。
图3B是根据本文所述的技术的一些实施例的例示性MRI系统300b的一部分的图，该MRI系统300b包括被配置为通过衰减RF线圈326来使RF线圈326失谐的开关电路316。
图3C是根据本文所述的技术的一些实施例的例示性MRI系统300c的一部分的图，该MRI系统300c包括被配置为使RF线圈326阻抗匹配和/或调谐至谐振频带的开关电路316。
图3D是根据本文所述的技术的一些实施例的备选例示性MRI系统300d的一部分的图，该MRI系统300d包括被配置为使RF线圈326阻抗匹配和/或调谐至谐振频带的开关电路316a和316b。
图3E是根据本文所述的技术的一些实施例的例示性MRI系统300e的一部分的图，该MRI系统300e包括被配置为将发射电子器件314a和接收电子器件314b耦接到RF线圈326和从RF线圈326去耦的开关电路316a和316b。
图4是根据本文所述的技术的一些实施例的例示性MRI系统400的一部分的图，该MRI系统400包括RF发射线圈426、耦接到RF线圈426的开关电路416、以及包括被配置为控制开关电路416的光隔离器电路440的驱动电路430。
图5是根据本文所述的技术的一些实施例的例示性驱动电路530和开关电路516的图，该驱动电路530包括被配置为控制开关电路516的光隔离器电路540。
图6A是根据本文所述的技术的一些实施例的例示性驱动电路630和开关电路616的图，该驱动电路630包括被配置为控制开关电路616的备选的光隔离器电路640。
图6B是根据本文所述的技术的一些实施例的可以由图6A的光隔离器电路640接收并生成的例示性电信号664a、664b、VBIAS和VCL的图。
图7是根据本文所述的技术的一些实施例的例示性驱动电路730和开关电路716的图，该驱动电路730包括隔离反馈电路746。
图8是根据本文所述的技术的一些实施例的例示性驱动电路830和开关电路816的图，该驱动电路830包括备选的隔离反馈电路846。
图9是根据本文所述的技术的一些实施例的例示性驱动电路930和开关电路916的图，该驱动电路930包括隔离电源942、隔离驱动器944和隔离反馈电路946。
具体实施方式
MRI系统通常使用一个或多于一个射频(RF)线圈来以射频发射和接收信号。MRI系统还可以包括开关电路，该开关电路耦接到(一个或多于一个)RF线圈并被配置为诸如通过使(一个或多于一个)RF线圈调谐和失谐以及/或者将(一个或多于一个)RF线圈耦接到MRI系统的发射和接收电路和从MRI系统的发射和接收电路去耦等来控制(一个或多于一个)RF线圈。继而，开关电路可以由MRI系统的控制器经由驱动电路进行控制。
发明人已经认识到，开关电路可能由于与去往(一个或多于一个)RF线圈或从(一个或多于一个)RF线圈接收到的MR信号相互作用而暴露于高电压，并且期望使用隔离驱动电路来将控制器与高电压隔离。然而，传统的隔离驱动电路是基于变压器的，并且依赖于与其环境中的磁场相干涉的铁磁性材料的使用，从而使得传统的隔离驱动电路不适合在MRI系统中使用，其中在MRI系统中，期望产生均匀的B0磁场。此外，传统的隔离驱动电路需要具有高频(例如，为1千赫(kHz)或1兆赫(MHz)的量级)开关电路的基于变压器的电源，其中该高频开关电路生成电磁干扰，这可能污染MRI系统的RF接收电子器件。
为了解决该问题，发明人开发了包括光隔离器电路的驱动电路，该光隔离器电路被配置为对耦接到MRI系统的RF线圈的开关电路(例如，一个或多于一个RF开关)进行控制。本文中描述的驱动电路可以被配置为控制MRI系统的开关电路，同时在开关电路和开关控制器之间提供电流隔离，并且由于本文中描述的驱动电路由于不包括或几乎不包括铁磁性材料或基于变压器的开关功率转换器，因此适合在各种MRI应用中使用。具体地，可以在MRI系统内的各种配置中采用RF开关，并且可以在许多这样的配置中采用发明人所开发的驱动电路。
MRI中的RF开关电路的使用的一个示例涉及在发射时段期间使用一个或多于一个RF开关来将MRI系统的RF发射电路耦接到RF线圈和/或从RF线圈去耦。类似地，在该示例中，(一个或多于一个)RF开关可以被配置为将RF接收电路耦接到RF线圈和从RF线圈去耦RF发射电路。作为另一示例，一个或多于一个RF开关可以被配置为在发射时段期间调谐RF发射线圈(例如，使RF发射线圈调谐到特定频带和/或阻抗匹配)，并且一个或多于一个RF开关可以被配置为在接收时段期间调谐RF接收线圈。在又一示例中，一个或多于一个RF开关可以被配置为在发射时段期间使RF接收线圈失谐(例如，作废或衰减)，并且一个或多于一个RF开关可以被配置为在接收时段期间使RF发射线圈失谐。在RF信号接收期间使RF发射线圈失谐并且在RF信号发射期间使RF接收线圈失谐减少了在发射和接收时段期间RF发射线圈和RF接收线圈之间的耦接，否则这将导致干扰从而使MRI系统所产生的图像的质量劣化。可以在这些MRI应用中的任何应用中使用发明人所开发的驱动电路。
传统的MRI系统采用被配置为通过基于从开关控制器接收到的控制信号而向RF开关施加DC偏置(例如，电压和/或电流)来控制RF开关的驱动电路。例如，RF开关可以根据所施加的DC偏置来进入导电或非导电状态，从而判断在RF开关处接收到的RF信号是通过RF开关的通道被传输还是被RF开关的通道隔离。当使用PIN二极管来实现RF开关时，驱动电路可以跨二极管的端子施加DC偏置电压以控制二极管。在一些实施例中，本文所述的MRI系统可以使用诸如场效应晶体管(FET)等的三端开关来实现RF开关。当RF开关被实现为FET时，驱动电路可以向FET的控制端子施加DC偏置电压和/或电流以控制FET。当施加到RF开关的DC偏置小于RF开关的阈值偏置条件(例如，阈值电压和/或电流)时，RF开关可以处于非导电状态，并且当施加到RF开关的DC偏置大于或等于阈值偏置条件时，RF开关可以处于导电状态。
发明人已经认识到，期望将RF开关与开关控制器进行电流隔离，这是因为RF开关处的电压电平通常远高于开关控制器处的电压电平，并且将开关控制器暴露于RF开关的较高电压电平下可能损伤开关控制器。然而，发明人还认识到，传统的隔离驱动电路不适合在MRI系统中使用。例如，传统的基于变压器的隔离驱动电路需要隔离电源来对隔离驱动电路进行偏置。由于传统的隔离驱动电路需要毫瓦级的静态功率，因此传统的这样的隔离电源的实现是基于电力变压器的小型开关模式直流(DC)至DC转换器。这样的实现不适合于MRI应用。首先，通常使用铁氧体或铁芯来实现电力变压器，这会干扰MRI系统所需的均匀的B0场。此外，DC至DC转换器的变压器电路需要在高开关频率下操作，这可能在高开关频率和/或其谐波频率下辐射来自电力变压器的电磁场，并且来自变压器电路的辐射电磁场可能污染MRI系统的灵敏的接收器电子器件。
为了解决这些问题，发明人已经开发了适合在MRI系统使用的包括光隔离器电路的驱动电路。光隔离器电路可以包括具有电流隔离屏障的一个或多于一个光隔离器以及被配置为在隔离屏障的一侧接收电信号并基于该电信号来跨隔离屏障发射光信号的一个或多于一个组件。本文所述的驱动电路可以不包括变压器或铁磁性材料。例如，本文所述的光隔离器电路可以包括隔离电源和隔离驱动器，其中该隔离电源包括一个或多于一个光电隔离器(PVI：photovoltaic isolator)，该隔离驱动器包括一个或多于一个光电晶体管。在该示例中，隔离电源和隔离驱动器不包括铁磁性材料或基于变压器的开关功率转换器。因此，通过在驱动电路中采用本文所述的光隔离器电路，开关电路可以与开关控制器电流隔离，而无需在驱动电路中使用铁磁性材料或基于变压器的开关电源，否则这将干扰MRI系统的操作。这样的驱动电路可以包括在MRI系统中，这是因为该驱动电路既不影响B0磁场(例如，B0磁场的均匀性)也不利用经由变压器所辐射的电磁干扰来污染MRI系统的RF接收电子器件。
本文所述的技术的一些实施例提供了一种被配置为驱动开关电路的驱动电路，该开关电路被配置为耦接到MRI系统的RF线圈，该驱动电路包括被配置为控制该开关电路的光隔离器电路。例如，开关电路可以被配置为诸如通过使RF线圈失谐(例如，衰减或作废)和/或调谐以及/或者将RF线圈耦接到MRI系统的发射电路或接收电路或从MRI系统的发射电路或接收电路去耦等来控制RF线圈。
此外，发明人认识到诸如PVI等的一些类型的光隔离器电路通常不能足够快地控制(例如，打开或关闭)RF开关以在一些MRI应用中使用(诸如用于控制RF发射线圈等)。例如，传统的PVI可能仅能够向FET的控制端子提供10微安(μA)的偏置电流。适合于控制RF发射线圈的功率FET通常具有诸如大约若干纳库仑等的高栅电容，其中，提供10μA偏置电流的PVI需要每纳库仑100微秒(μs)来充电，从而使得PVI太慢而不能用于控制RF发射线圈。虽然如上所述基于变压器的隔离驱动电路通常采用能够快速控制具有高栅电容的FET的开关电源，但是开关电源不适合在MRI系统中使用，这是因为开关电源采用铁磁性材料，其中该铁磁性材料将影响MRI系统的B0磁场并且还将由于电源的开关操作而利用变压器所辐射的电磁干扰来污染MRI系统的RF接收电子器件。
为了使本文所述的驱动电路适合于更宽范围的MRI应用，在一些实施例中，驱动电路的光隔离器电路可以包括隔离电源和隔离驱动器，该隔离驱动器被配置用于比单独的隔离电源更快地控制开关电路。例如，在一些实施例中，隔离驱动器可以被配置为从隔离电源汲取小于10μA的静态电流。静态电流可以是在装置不在状态之间进行转变时由装置汲取的电流量。例如，当晶体管处于完全接通(on)或完全关断(off)状态时，晶体管汲取静态电流。被配置为汲取小于10μA的静态电流的隔离驱动器是有利的，这是因为隔离驱动器可以被配置为然后从隔离电源汲取高峰值电流以快速控制RF开关(例如，以对栅电容进行充电)，而平均而言，仅汲取隔离电源可以提供的电流量。因此，本文所述的光隔离器电路甚至可以用于诸如用于控制RF发射线圈等的高电流汲取应用。在一些实施例中，光隔离器电路可以被配置为在小于100μs中改变开关电路的状态。在一些实施例中，光隔离器电路可以被配置为在小于50μs中改变开关电路的状态。在一些实施例中，光隔离器电路可以被配置为在小于10μs中改变开关电路的状态。在一些实施例中，光隔离器电路可以被配置为在小于5μs中改变开关电路的状态。
在一些实施例中，隔离电源可以被配置为接收隔离屏障的第一侧的偏置信号并基于该偏置信号在隔离屏障的第二侧上生成偏置电压，并且隔离驱动器可以被配置为接收隔离屏障的第一侧的控制信号并基于该控制信号来控制隔离屏障的第二侧的开关电路。例如，隔离电源可以被配置为从第一侧的开关控制器接收偏置信号，并且隔离驱动器可以被配置为在第一侧上接收控制信号。在一些实施例中，隔离驱动器可以被配置为通过将(例如，一个或多于一个FET的)开关电路的控制端子耦接到地或从地去耦来控制开关电路。
在一些实施例中，驱动电路可以包括耦接到隔离电源的电容器，并且隔离电源可以被配置为在隔离驱动器使用跨电容器的偏置电压来控制开关电路时维持跨电容器的偏置电压。例如，隔离电源可以被配置为向电容器的端子施加恒定的偏置电压以维持跨电容器的偏置电压，并且隔离驱动器可以被配置为将开关电路耦接到电容器以接通(或关断)开关电路和从电容器去耦并将开关电路耦接到地以关断(或接通)开关电路。
在一些实施例中，隔离电源可以包括PVI并且隔离驱动器可以包括一个或多于一个光电晶体管。在一些实施例中，第一光电晶体管可以被配置为将偏置电压从PVI耦接到开关电路，并且第二光电晶体管可以被配置为将从开关电路释放偏置电压。例如，第一光电晶体管可以耦接在开关电路的控制端子和偏置电压之间，并且第二光电晶体管可以耦接在控制端子和地之间。在一些实施例中，第一光电晶体管可以被配置为接收控制信号的第一版本，并且第二光电晶体管可以被配置为接收控制信号的第二版本，并且第二版本可以是第一版本的反相版本。例如，当第二光电晶体管响应于控制信号的第二版本而关断时，第一光电晶体管可以响应于控制信号的第一版本而接通，以及/或者反之亦然。
在一些实施例中，本文所述的驱动电路的光隔离器电路可以可替代地或附加地被配置为跨隔离屏障提供隔离反馈。在一些实施例中，光隔离器电路可以包括反馈电路，该反馈电路被配置为基于隔离屏障的第二侧的感测信号来在隔离屏障的第一侧上生成反馈信号，并且开关电路可以位于隔离屏障的第二侧上。例如，感测信号可以指示隔离屏障的第二侧的光隔离器电路的操作条件，并且反馈信号在隔离屏障的第一侧上提供感测信号的指示。
在一些实施例中，反馈电路可以包括：感测组件，其位于隔离屏障的第二侧上并且被配置为生成感测信号；以及反馈光电晶体管，其被配置为接收隔离屏障的第二侧的感测信号并且基于该感测信号在隔离屏障的第一侧上生成反馈信号。例如，反馈光电晶体管可以基于流过反馈光电晶体管的感测电流和/或跨第二侧的反馈光电晶体管的通道所施加的感测电压来在第一侧上生成反馈信号。在一些实施例中，感测组件可以被配置为基于隔离电源所生成的偏置电压来生成感测信号。例如，隔离屏障的第一侧的反馈信号可以提供隔离屏障的第二侧的偏置电压的电平的指示。在一些实施例中，感测组件可以包括齐纳二极管。例如，齐纳二极管与反馈光电晶体管串联耦接，其中跨串联耦接的齐纳二极管和反馈晶体管施加偏置电压，并且感测信号可以包括用于指示偏置电压的电平的跨反馈光电晶体管的电压。
在一些实施例中，开关电路可以包括以反向串联配置耦接的第一开关和第二开关。例如，第一开关和第二开关可以以相反面对的极性串联耦接，使得第一开关和第二开关被配置为阻止电流在任一极性的方向上流动。在该示例中，第一开关可以被配置为当第一开关处于非导电状态时阻止电流在第一方向上流过第一开关，并且第二开关可以被配置为当第二开关处于非导电状态时阻止电流在与第一方向相反的第二方向上流过第二开关。在一些实施例中，光隔离器电路可以被配置为分别耦接到第一开关和第二开关的第一控制端子和第二控制端子。例如，光隔离器电路可以被配置为向第一控制端子和第二控制端子施加相同的电压和/或电流，这使得第一开关和第二开关同时处于导电或非导电状态。在一些实施例中，第一开关和第二开关可以包括一个或多于一个FET。在一些实施例中，第一开关和第二开关可以包括一个或多于一个氮化镓(GaN)FET。
本文所述的技术还包括用于实现本文所述的一个或多于一个驱动电路技术的方法、设备和MRI系统。本文所述的技术的一些实施例提供了一种方法，该方法包括至少部分地使用光隔离器电路来对耦接到MRI系统的RF线圈的开关电路进行控制。本文所述的技术的一些实施例提供了一种设备，该设备包括：开关电路，其被配置为耦接到MRI系统的RF线圈；以及驱动电路，其包括被配置为控制开关电路的光隔离器电路。本文所述的技术的一些实施例提供了一种MRI系统，该MRI系统包括：RF线圈，其被配置为当操作时向MRI系统的视场传输RF信号和/或从MRI系统的视场接收RF信号；开关电路，其耦接到RF线圈；以及驱动电路，其包括被配置为控制开关电路的光隔离器电路。
在一些实施例中，本文所述的MRI系统可以是低场MRI系统。尽管在0.5T和1.5T之间操作的临床系统通常也被表征为“高场”,但是如本文所使用的，“高场”通常是指目前在临床环境中使用的MRI系统，并且更具体地是指利用处于1.5T或大于1.5T的主磁场(即B0场)进行操作的MRI系统。在大约0.2T和0.5T之间的场强已经被表征为“中场”，并且由于在高场状态中的场强已经持续增加，因此在0.5T和1T之间的范围中的场强也已经被表征为中场。相比之下，“低场”通常是指利用小于或等于大约0.2T的B0场进行操作的MRI系统，尽管作为在高场状态的高端处的场强增加的结果，具有在0.2T和大约0.3T之间的B0场的系统已经被表征为低场。在低场状态内，利用小于0.1T的B0场进行操作的低场MRI系统在本文中被称为“极低场”，并且利用小于10mT的B0场进行操作的低场MRI系统在本文中被称为“超低场”。
应当理解，本文所述的技术的各种实施例可以以任何数量的方式来实现。在本文中仅为了例示的目的提供了具体实现的示例。另外，在下面实施例中描述的各种方面可以单独地或者以任意组合使用，并且不限于在本文中明确描述的组合。
图1示出根据一些实施例的磁共振成像(MRI)系统的示例性组件。在图1的例示性示例中，MRI系统100包括计算装置104、控制器106、脉冲序列储存库108、功率管理系统110和磁性组件120。应当理解，系统100是例示性的，并且MRI系统可以具有除了图1所示的组件之外或代替图1所示的组件的任何适当类型的一个或多于一个其他组件。然而，MRI系统通常将包括这些高级组件，尽管针对特定MRI系统的这些组件的实现可能不同。可以理解，本文所述的用于隔离驱动电路的技术可以与任何适当类型的MRI系统(包括高场MRI系统、低场MRI系统和超低场MRI系统)一起使用。例如，本文所述的技术可以与本文所述的MRI系统和/或如2017年6月30日提交的且标题为“Low-Field Magnetic Resonance ImagingMethods and Apparatus”的美国专利10,627,464(其全部内容通过引用并入本文)所述的MRI系统中的任何一个MRI系统一起使用。
如图1所示，磁性组件120包括B0磁体122、垫片(shim)124、射频(RF)发射和接收线圈126、以及梯度线圈128。B0磁体122可以用于生成主磁场B0。B0磁体122可以是能够生成期望的主磁场B0的任何适当类型或组合的磁性组件。在一些实施例中，B0磁体122可以是永磁体、电磁体、超导磁体或包括一个或多于一个永磁体和一个或多于一个电磁体和/或一个或多于一个超导磁体的混合磁体。在一些实施例中，B0磁体122可以被配置为生成具有小于或等于0.2T或在50mT到0.1T的范围内的场强的B0磁场。在一些实施例中，垫片124可以包括永磁体垫片和/或垫片线圈。
例如，在一些实施例中，B0磁体122可以包括第一B0磁体和第二B0磁体，第一B0磁体和第二B0磁体各自包括围绕共同中心排列在同心环中的永磁体块。第一B0磁体和第二B0磁体可以以双平面配置进行排列，使得成像区域位于第一B0磁体和第二B0磁体之间。在一些实施例中，第一B0磁体和第二B0磁体可以各自耦接到铁磁轭并由铁磁轭支撑，该铁磁轭被配置为捕获和引导来自第一B0磁体和第二B0磁体的磁通量。在2018年4月18日提交的标题为“Low-Field Magnetic Resonance Imaging Methods and Apparatus”的美国专利10,545,207(其全部内容通过引用并入本文)中描述了这样的实施例的附加细节。
梯度线圈128可以被排列为提供梯度场，并且例如可以被排列为在B0场中在三个大致正交的方向(X，Y，Z)上生成梯度。梯度线圈128可以被配置为通过系统地改变B0场(由B0磁体122和/或垫片124生成的B0场)来对所发射的MR信号进行编码，以将所接收到的MR信号的空间位置编码为频率或相位的函数。例如，梯度线圈128可以被配置为沿着特定方向改变作为空间位置的线性函数的频率或相位，尽管也可以通过使用非线性梯度线圈来提供更复杂的空间编码文件。在一些实施例中，梯度线圈128可以使用层压面板(例如，印刷电路板)来实现。在2015年9月4日提交的标题为“Low Field Magnetic Resonance ImagingMethods and Apparatus”的美国专利9,817,093(其全部内容通过引用并入本文)中描述了这样的梯度线圈的示例。
MRI是通过分别使用发射线圈和接收线圈(通常被称为射频(RF)线圈)而激发和检测所发射的MR信号来进行的。发射/接收线圈可以包括用于发射和接收的单独线圈、用于发射和/或接收的多个线圈、或者用于发射和接收的相同线圈。因此，发射/接收组件可以包括用于发射的一个或多于一个线圈、用于接收的一个或多于一个线圈、以及/或者用于发射和接收的一个或多于一个线圈。发射/接收线圈还经常被称为Tx/Rx或Tx/Rx线圈，以通常指代用于MRI系统的发射和接收磁性组件的各种配置。这些术语在本文中可互换使用。在图1中，发射/接收电子器件114的RF发射和接收电路包括可以用于生成RF脉冲以感应振荡磁场B1的一个或多于一个发射线圈。(一个或多于一个)发射线圈可以被配置为生成任何适当类型的RF脉冲。如标题为“Radio-Frequency Coil Signal Chain for a Low-Field MRISystem”且在2019年5月21日提交的美国专利申请公布2019/0353723(其全部内容通过引用并入本文)中所描述的，发射/接收电子器件114可以包括发射和接收链的附加电子组件。
功率管理系统110包括用于向低场MRI系统100的一个或多于一个组件提供操作功率的电子器件。例如，功率管理系统110可以包括一个或多于一个电源、能量存储装置、梯度功率组件、发射线圈组件和/或提供适当的操作功率来激励和操作MRI系统100的组件所需的任何其他适当的功率电子器件。如图1所示，功率管理系统110包括电源系统112、发射/接收电子器件114、开关电路116和热管理组件118(例如，用于超导磁体的低温冷却装备、用于电磁体的水冷装备)。
电源系统112包括用于向MRI系统100的磁性组件120提供操作功率的电子器件。电源系统112的电子器件例如可以向一个或多于一个梯度线圈(例如，梯度线圈128)提供操作功率，以生成一个或多于一个梯度磁场以提供MR信号的空间编码。附加地，电源系统112的电子器件可以向一个或多于一个RF线圈(例如，RF发射和接收线圈126)(例如，以信号的形式)提供操作功率，以生成和/或接收来自受试者的一个或多于一个RF信号。例如，电源系统112可以包括被配置为将来自市电的电力提供到MRI系统和/或能量存储装置的电源。在一些实施例中，电源可以是被配置为将来自市电的AC电力转换为DC电力以供MRI系统使用的AC至DC电源。在一些实施例中，能量存储装置可以是电池、电容器、超级电容器、飞轮或任何其他适当的能量存储设备中的任何一个，其中该能量存储设备可以双向地从市电接收(例如，存储)电力并将电力供给到MRI系统。附加地，电源系统112可以包括包含如下组件的附加电力电子器件，该组件包括但不限于功率转换器、开关、总线、驱动器和用于向MRI系统供给电力的任何其他适当的电子器件。
发射/接收电子器件114可以包括一个或多于一个RF接收(Rx)前置放大器、一个或多于一个RF发射(Tx)功率组件、一个或多于一个梯度功率组件和一个或多于一个垫片功率组件，其中，该RF接收(Rx)前置放大器对一个或多于一个RF接收线圈(例如，线圈126)所检测到的MR信号进行放大，该RF发射(Tx)功率组件被配置为向一个或多于一个RF发射线圈(例如，线圈126)提供功率，该梯度功率组件被配置为向一个或多于一个梯度线圈(例如，梯度线圈128)提供功率，该垫片功率组件被配置为用于向一个或多于一个垫片(例如，垫片线圈)提供功率。
开关电路116可以被配置为控制RF发射和/或接收线圈126。在一些实施例中，开关电路116可以被配置为选择RF发射线圈或RF接收线圈是否正被操作。例如，如本文进一步描述的，开关电路116可以被配置为使RF发射线圈和/或RF接收线圈阻抗匹配以及/或者调谐到谐振频带。可替代地或附加地，如本文进一步描述的，开关电路116可以被配置为将RF发射线圈和/或RF接收线圈耦接到发射/接收电子器件114和从发射/接收电子器件114去耦。
如图1所示，MRI系统100包括控制器106(也被称为控制台)，该控制器106具有用于向功率管理系统110发送指令和从功率管理系统110接收信息的控制电子器件。控制器106可以被配置为实现一个或多于一个脉冲序列，其中该脉冲序列用于确定发送到功率管理系统110的指令，以按期望的序列(例如，用于操作RF发射和接收线圈126的参数、用于操作梯度线圈128的参数等)操作磁性组件120。如图1所示，控制器106还与被编程为处理所接收到的MR数据的计算装置104进行交互。例如，计算装置104可以处理所接收到的MR数据以使用任何适当的(一个或多于一个)图像重构处理来生成一个或多于一个MR图像。控制器106可以向计算装置104提供与一个或多于一个脉冲序列相关的信息，用于计算装置处理数据。例如，控制器106可以向计算装置104提供与一个或多于一个脉冲序列相关的信息，并且计算装置可以至少部分基于所提供的信息来进行图像重构处理。
在一些实施例中，控制器106可以被配置为根据所选择的脉冲序列使用本文所述的驱动电路来控制RF开关。例如，控制器106可以被配置为根据脉冲序列使RF发射和接收线圈126阻抗匹配、调谐和/或失谐，以发射和/或接收信号，并且从成像区域接收信号。可替代地或附加地，控制器106可以被配置为根据脉冲序列来将RF发射线圈126耦接到发射/接收电子器件114和/或从发射/接收电子器件114去耦，并且从成像区域接收信号。应当理解，由于实施例在该方面不受限制，因此MRI系统100可以包括用于操作能够以通信方式耦接到控制器106的RF开关的单独控制器。
计算装置104可以是被配置为处理所获取的MR数据并生成被成像的受试者的一个或多于一个图像的任何电子装置。在一些实施例中，计算装置104可以位于与MRI系统100相同的空间中和/或耦接到MRI系统100。在一些实施例中，计算装置104可以是诸如台式计算机、服务器、机架式安装的计算机等的固定电子装置或可以被配置为处理MR数据并生成被成像的受试者的一个或多于一个图像的任何其他适当的固定电子装置。可替代地，计算装置104可以是诸如智能电话、个人数字助理、膝上型计算机、平板计算机等的便携式装置或可以被配置为处理MR数据并生成被成像的受试者的一个或多于一个图像的任何其他便携式装置。在一些实施例中，由于本文所述的技术的实施例在该方面不受限制，因此计算装置104可以包括任何适当类型的多个计算装置。
图2是根据本文所述的技术的一些实施例的例示性MRI系统200的一部分的图，该MRI系统200包括RF线圈226、耦接到RF线圈226的开关电路216、以及被配置为控制开关电路216的驱动电路230。如图2所示，MRI系统200包括可以以本文针对结合图1所包括的(一个或多于一个)RF线圈126所描述的方式配置的RF线圈226。例如，RF线圈226可以是RF发射线圈、RF接收线圈或RF发射和接收线圈。在图2中，MRI系统200还包括可以以本文针对结合图1所包括的发射/接收电子器件114所描述的方式配置的发射/接收电子器件214。如图2所示，开关电路216耦接到RF线圈226，并且可以以本文针对包括结合图1的开关电路116所描述的方式配置开关电路216。例如，开关电路216可以被配置为控制(例如，调谐和/或失谐)RF线圈226。在图2中，驱动电路230耦接到开关电路216并且包括光隔离器电路240。在一些实施例中，驱动电路230可以被配置为控制开关电路216。例如，如本文进一步描述的，光隔离器电路240可以被配置为在导电和非导电状态之间控制开关电路216的一个或多于一个RF开关。
在一些实施例中，驱动电路230和开关电路216可以位于一个或多于一个印刷电路板(PCB)上。在一些实施例中，驱动电路230和/或开关电路216的组件可以安装(诸如通孔安装和/或表面安装等)在(一个或多于一个)PCB上。例如，组件的一部分或全部可以经由(一个或多于一个)PCB的一个或多于一个层上的导电迹线耦接。在一些实施例中，驱动电路230的光隔离器电路240的组件可以位于单个PCB上，其中在PCB中形成共同隔离屏障(例如，穿透PCB的一个或多于一个孔)。例如，光隔离器电路240的组件可以使其单独的隔离屏障与共同隔离屏障对准来作为共同隔离屏障的部分。在一些实施例中，开关电路216可以位于与驱动电路230不同的PCB或(一个或多于一个)PCB上。
在一些实施例中，发射/接收电子器件214可以被配置为向RF线圈226提供RF信号和/或从RF线圈226接收RF信号。在一些实施例中，发射/接收电子器件214可以包括一个或多于一个发射放大器(例如，功率放大器)。例如，响应于控制器106所实现的脉冲序列，发射/接收电子器件214可以被配置为将RF信号提供到RF线圈226以传输到成像区域。可替代地或附加地，在一些实施例中，发射/接收电子器件可以包括一个或多于一个接收放大器(例如，低噪声放大器)。例如，发射/接收电子器件214可以被配置为从RF线圈226获得从成像区域接收到的RF信号。
在一些实施例中，开关电路216可以包括被配置为控制RF线圈226的一个或多于一个RF开关。例如，(一个或多于一个)RF开关可以被配置为使RF线圈226调谐和/或失谐。可替代地或附加地，(一个或多于一个)RF开关可以被配置为将RF线圈226耦接到发射/接收电子器件214和/或从发射/接收电子器件214去耦RF线圈226。在一些实施例中，(一个或多于一个)RF开关可以包括一个或多于一个PIN二极管和/或一个或多于一个FET(诸如氮化镓FET等)。在一些实施例中，开关电路216可以与RF线圈226串联耦接。
在一些实施例中，驱动电路230可以被配置为控制开关电路216。例如，驱动电路230可以被配置为向开关电路216施加DC偏置，以使开关电路216的一个或多于一个RF开关进入导电状态和/或非导电状态。如图2所示，驱动电路230包括光隔离器电路240。例如，光隔离器电路240可以被配置为生成DC偏置并向开关电路216提供DC偏置，同时使用隔离屏障将开关电路216与开关控制器(例如，控制器106)电流隔离。在一些实施例中，如本文进一步描述的，光隔离器电路240可以包括隔离电源和隔离驱动器。可替代地或附加地，在一些实施例中，光隔离器电路240可以包括被配置为跨隔离屏障提供反馈的反馈电路。开关控制器通过包括光隔离器电路240，可以在不包括基于变压器的隔离器所需的任何铁磁性材料的情况下与开关电路216电流隔离。应当理解，微量的铁磁性材料可以包括在一些实施例中，诸如在光隔离器电路240的封装中等，但不在光隔离器电路240的电路组件中。
应当理解，在一些实施例中，隔离屏障可以被配置为将MRI系统200的一个或多于一个控制器与开关电路216、RF线圈226、发射/接收电子器件214和/或期望隔离MRI系统200的任何其他组件电流隔离。
图3A至图3E示出根据本文所述的技术的一些实施例的MRI系统的各种示例性配置，该MRI系统包括RF线圈、耦接到该RF线圈的开关电路、以及被配置为控制该开关电路的一个或多于一个驱动电路。
图3A是根据本文所述的技术的一些实施例的例示性MRI系统300a的一部分的图，该MRI系统300a包括被配置为通过使RF线圈326作废来使RF线圈326失谐的开关电路316。在图3A中，MRI系统300a包括发射/接收电子器件314，其中该发射/接收电子器件314可以被配置为向RF线圈326提供要传输到成像区域的RF信号和/或从RF线圈326获得从成像区域接收到的RF信号。例如，RF线圈326可以包括RF发射线圈和/或RF接收线圈。在图3A中，MRI系统300a还包括可以以本文针对包括结合图2的驱动电路230和开关电路216所描述的方式配置的驱动电路330和开关电路316。例如，在图3A中，开关电路316被示出为与RF线圈326串联耦接。如图3A所示，MRI系统300a还包括控制器306，可以以本文针对包括结合图1的控制器106所描述的方式配置该控制器306和/或该控制器306可以与控制器106的至少一部分分离并以通信方式耦接到控制器106的至少一部分。在一些实施例中，驱动电路330的光隔离器电路340可以被配置为将开关电路316与控制器306电流隔离。
在一些实施例中，开关电路316可以被配置为通过使RF线圈326作废来使RF线圈326失谐。例如，当开关电路316处于导电状态时，RF线圈326可以在两端处耦接到发射/接收电子器件314，并且RF信号可以通过RF线圈326流向发射/接收电子器件314和/或从发射/接收电子器件314流出。另一方面，当开关电路316处于非导电状态时，RF线圈326的一端可以从发射/接收电子器件314去耦，并且开关电路316处于非导电状态时的阻抗可以足够大以防止大致任何RF信号通过RF线圈326流到发射/接收电子器件314和/或从发射/接收电子器件314流出，并且反之亦然。因此，当开关电路316处于非导电状态时，RF线圈326可能被作废，从而防止RF线圈326耦接到其他线圈并干扰所发射或所接收的信号。
在一些实施例中，控制器306可以被配置为经由驱动电路330控制开关电路316是处于导电状态还是非导电状态。例如，控制器306可以被配置为向驱动电路330发送偏置信号和/或控制信号，这使得光隔离器电路340向开关电路316施加DC偏置，从而将开关电路316置于导电或非导电状态。
图3B是根据本文所述的技术的一些实施例的例示性MRI系统300b的一部分的图，该MRI系统300b包括被配置为通过衰减RF线圈326来使RF线圈326失谐的开关电路316。如图3B所示，可以以本文针对MRI系统300a所描述的方式配置MRI系统300b。附加地，在图3B中，阻尼电阻器Rdamp与开关电路316并联耦接。
在一些实施例中，MRI系统300b可以被配置为通过衰减RF线圈326来使RF线圈326失谐。例如，当开关电路316处于导电状态时，MRI系统300b可以被配置为以本文针对包括结合图3A的MRI系统300a所描述的方式进行操作。当开关电路316处于非导电状态时，阻尼电阻器Rdamp可以被配置为抑制在RF线圈326中流动的RF信号，从而减少RF线圈326和其他线圈之间的耦接并且减少否则将由耦合引起的任何干扰。
图3C是根据本文所述的技术的一些实施例的例示性MRI系统300c的一部分的图，该MRI系统300c被配置为使RF线圈326阻抗匹配和/或调谐至谐振频带。如图3C所示，可以以本文针对MRI系统300b所描述的方式配置MRI系统300c。在图3C中，调谐电容器Ctune与开关电路316并联耦接。
在一些实施例中，开关电路316可以被配置为将RF线圈326调谐至谐振频带。例如，当开关电路316处于导电状态时，流过RF线圈326的电流可以通过流过开关电路316来绕过调谐电容器Ctune。在该示例中，当流过RF线圈326的电流绕过调谐电容器Ctune时，RF线圈326可以被调谐到第一谐振频带。可替代地，当开关电路316处于非导电状态时，流过RF线圈326的电流可以流过调谐电容器Ctune，从而将RF线圈326调谐到第二谐振频带。
在一些实施例中，当RF线圈326被调谐到第一谐振频带时，RF线圈可以被配置为向成像区域传输RF信号和/或从成像区域接收RF信号。在一些实施例中，当RF线圈326被调谐到第二谐振频带时，RF线圈326可以被配置为向成像区域传输RF信号和/或从成像区域接收RF信号。在一些实施例中，当RF线圈326被调谐到第一谐振频带时，RF线圈326可以被配置为不耦接到被调谐到第二谐振频带的其他RF线圈，以及/或者反之亦然。应当理解，在一些实施例中，RF线圈326可以具有高品质因数，使得RF线圈326可以调谐到的谐振频带能够窄至仅几赫兹(Hz)。
可替代地或附加地，在一些实施例中，开关电路316可以被配置为使RF线圈326与发射/接收电子器件314阻抗匹配，以及/或者反之亦然。例如，当RF线圈326与发射/接收电子器件314阻抗匹配时，从发射/接收电子器件314发射到RF线圈326的大致所有信号可以到达RF线圈326，而不是反射回到发射/接收电子器件314。在该示例中，当发射/接收电子器件314与RF线圈326阻抗匹配时，由RF线圈326接收并提供给发射/接收电子器件314的大致所有信号可以到达发射/接收电子器件314，而不是反射回到RF线圈326。在一些实施例中，当经由阻抗匹配实现3或低于3的电压驻波比(VSWR)时，大致所有的信号可以被发射而不是被反射。在一些实施例中，当经由阻抗匹配实现2或低于2的VSWR时，大致所有的信号可以被发射而不是被反射。
在一些实施例中，当开关电路316处于导电状态、并且流过RF线圈326的电流通过流过开关电路316来绕过调谐电容器Ctune时，不包括调谐电容器Ctune的第一阻抗可以耦接在发射/接收电子器件314和RF线圈326之间。可替代地，当开关电路316处于非导电状态、并且流过RF线圈326的电流可以流过调谐电容器Ctune时，包括调谐电容器Ctune的第二阻抗可以耦接在发射/接收电子器件314和RF线圈326之间。在一些实施例中，当第一阻抗耦接在发射/接收电子器件314和RF线圈326之间时，RF线圈326可以与发射/接收电子器件314阻抗匹配。在一些实施例中，当第二阻抗耦接在发射/接收电子器件314和RF线圈326之间时，RF线圈326可以与发射/接收电子器件314阻抗匹配。
图3D是根据本文所述的技术的一些实施例的备选例示性MRI系统300d的一部分的图，该MRI系统300d被配置为使RF线圈326阻抗匹配和/或调谐至谐振频带。在一些实施例中，可以以本文针对MRI系统300c所描述的方式配置MRI系统300d。如图3D所示，MRI系统300d包括可以以本文针对包括结合图3A至图3C的控制器306、驱动电路330和开关电路316所描述的方式配置的多个控制器306a和306b、驱动电路330a和330b以及开关电路316a和316b。MRI系统300d还包括与开关电路316a并联耦接的调谐电感器Ltune以及与开关电路316b串联耦接的调谐电容器Ctune。
在一些实施例中，开关电路316a和316b可以被配置为使RF线圈326调谐到谐振频带。例如，当开关电路316a处于导电状态并且开关电路316b处于非导电状态时，由于开关电路316b在非导电时的高阻抗，流过RF线圈326的电流可以通过流过开关电路316a和绕过调谐电容器Ctune来绕过调谐电感器Ltune。在该示例中，当流过RF线圈326的电流绕过调谐电感器Ltune和调谐电容器Ctune时，可以使RF线圈326调谐到第一谐振频带。可替代地，当开关电路316a处于非导电状态并且开关电路316b处于导电状态时，调谐电感器Ltune和调谐电容器Ltune可以形成谐振电感器-电容器(LC)电路，从而使RF线圈326调谐到第二谐振频带。应当理解，在一些实施例中，开关电路316a和316b可以被配置为在多于两个频带中调谐RF线圈326，诸如当开关电路316a和316b各自处于导电状态时使RF线圈326调谐到第三频带和/或当开关电路316a和316b各自处于非导电状态时使RF线圈326调谐到第四频带等。
可替代地或附加地，在一些实施例中，如本文针对包括结合图3C的开关电路316所描述的，开关电路316和316b可以被配置为使RF线圈326与发射/接收电子器件314阻抗匹配，以及/或者反之亦然。在一些实施例中，当开关电路316a处于导电状态并且开关电路316b处于非导电状态、并且流过RF线圈326的电流通过流过开关电路316a而不流过开关电路316b来绕过调谐电感器Ltune和调谐电容器Ctune时，不包括调谐电感器Ltune或调谐电容器Ctune的第一阻抗可以耦接在发射/接收电子器件314和RF线圈326之间。可替代地，当开关电路316a处于非导电状态并且开关电路316b处于导电状态、并且流过RF线圈326的电流可以流过调谐电感器Ltune和调谐电容器Ctune时，不包括调谐电感器Ltune和调谐电容器Ctune的第二阻抗可以耦接在发射/接收电子器件314和RF线圈326之间。在一些实施例中，当第一阻抗耦接在发射/接收电子器件314和RF线圈326之间时，RF线圈326可以与发射/接收电子器件314阻抗匹配。在一些实施例中，当第二阻抗耦接在发射/接收电子器件314和RF线圈326之间时，RF线圈326可以与发射/接收电子器件314阻抗匹配。应当理解，在一些实施例中，开关电路316a和316b可以被配置为在RF线圈326和发射/接收电子器件314之间耦接其他阻抗，诸如当开关电路316a和316b各自处于导电状态时的第三阻抗和/或当开关电路316a和316b各自处于非导电状态时的第四阻抗等。
在一些实施例中，控制器306a和306b可以被配置为以本文针对包括结合图3A的控制器306所描述的方式经由驱动电路330a和330b来控制开关电路316a和316b是处于导电还是非导电状态。在一些实施例中，控制器306a和306b可以被配置为当开关电路316b处于非导电状态时控制开关电路316a处于导电状态，以及/或者反之亦然。例如，控制器306a和306b可以被配置为向驱动电路330a和330b提供相反的信号。
图3E是根据本文所述的技术的一些实施例的例示性MRI系统300e的一部分的图，该MRI系统300e包括被配置为将发射电子器件314a和接收电子器件314b耦接到RF线圈326和从RF线圈326去耦发射电子器件314a和接收电子器件314b的开关电路316a和316b。在一些实施例中，可以以本文针对MRI系统300d所描述的方式配置MRI系统300e。如图3E所示，MRI系统300e包括开关电路316a和开关电路316b，该开关电路316a串联耦接在发射电子器件314a和RF线圈326之间，该开关电路316b串联耦接在接收电子器件314b和RF线圈326之间。
在一些实施例中，开关电路316a可以被配置为将发射电子器件314a耦接到RF线圈326。例如，当控制器306a向驱动电路330a发送控制信号和/或偏置信号时，光隔离器电路340a可以被配置为向开关电路316a施加DC偏置，这使开关电路316a进入导电状态，从而将发射电子器件314a和RF线圈326耦接。在一些实施例中，可以以相同方式配置控制器306b、驱动电路330b、光隔离器电路340b和开关电路316b以将接收电子器件314b耦接到RF线圈326。
在一些实施例中，开关电路316a可以被配置为在接收电子器件314b耦接到RF线圈326时从RF线圈326去耦发射电子器件314a，以及/或者反之亦然。例如，控制器306a和306b可以被配置为向驱动电路330a和330b发送相反的信号，使得当开关电路316b处于非导电状态时，开关电路316a处于导电状态，以及/或者反之亦然。
虽然在图3A至图3E中示出了包括单个开关的开关电路316，但是应当理解，开关电路316可以包括彼此串联、反向串联和/或并联配置的任何数量的开关。例如，根据各种实施例，控制器306和/或驱动电路330可以被配置为向一些开关提供相同的DC偏置和/或向不同的开关提供不同的DC偏置。
图4是根据本文所述的技术的一些实施例的例示性MRI系统400的一部分的图，该MRI系统400包括RF发射线圈426、耦接到该RF发射线圈426的开关电路416、以及包括被配置为控制该开关电路416的光隔离器电路440的驱动电路430。如图4所示，MRI系统400包括可以以本文针对包括结合图3A的控制器306、驱动电路330和开关电路316所描述的方式配置的控制器406、驱动电路430和开关电路416。在图4中，MRI系统400还包括：发射电子器件414，其可以被配置为将RF信号提供至RF发射线圈426以发射至成像区域；以及阻抗匹配电路450，其可以被配置为将RF发射线圈426的阻抗与发射电子器件414匹配，以防止信号从发射电子器件414反射回发射电子器件414。应当理解，在一些实施例中，RF发射线圈426还可以被配置为从成像区域接收RF信号。
如图4所示，开关电路416包括与RF发射线圈426串联耦接的第一开关Q1和第二开关Q2。在图4的所示示例中，第一开关Q1和第二开关Q2包括以反向串联配置耦接的氮化镓FET。
例如，如图4所示，当第一开关Q1处于非导电状态时，第一开关Q1可以被配置为阻止电流在第一方向上从RF发射线圈426朝向阻抗匹配450流过第一开关Q1，并且当第二开关Q2处于非导电状态时，第二开关Q2可以被配置为阻止电流在与第一方向相反的第二方向上从阻抗匹配450朝向RF发射线圈426流过第二开关Q2。在图4中，第一开关Q1和第二开关Q2包括二极管，该二极管被配置为具有相反面对的极性，并且第一开关Q1和第二开关Q2各自被配置为阻止电流在第一方向和第二方向中的相应方向上流动，从而当第一开关Q1和第二开关Q2处于非导电状态时进行组合以阻止电流在第一方向和第二方向中的任一方向上流动。例如，第一开关Q1的二极管可以被配置为阻止来自发射电子器件414的具有正极性的RF信号的部分(例如，周期性RF信号的正半周期)流过RF发射线圈426，并且第二开关Q2的二极管可以被配置为阻止具有负极性的RF信号的部分(例如，周期性RF信号的负半周期)流过RF发射线圈426。
在一些实施例中，驱动电路430的光隔离器电路440可以被配置为向开关电路416施加DC偏置以控制开关电路416。例如，光隔离器电路440可以耦接到开关电路416的一个或多于一个控制端子。如图4所示，光隔离器电路440的第一输出耦接到第一开关Q1和第二开关Q2的氮化镓FET的控制端子，并且光隔离器电路440的第二输出耦接到第一开关Q1和第二开关Q2的源极端子。例如，光隔离器电路440可以被配置为在第一开关Q1和第二开关Q2的FET的控制端子和源极端子之间施加DC偏置电压以使FET变为导电或非导电。应当理解，本文所述的开关电路可以包括任意数量和任意种类的RF开关。例如，本文所述的开关电路可以包括一个或多于一个FET、双极性晶体管(BJT)、二极管、高电子迁移率晶体管(HEMT)和/或异质结双极晶体管(HBT)，如本文所述的实施例不限于此。附加地，本文所述的开关电路可以具有包括n型沟道和/或p型沟道的任何导电类型。例如，本文所述的驱动电路可以被配置为至少部分地通过使被施加到开关电路的偏置电压的极性反转来控制p沟道开关，使得(一个或多于一个)源极端子的电压高于(一个或多于一个)栅极端子处的电压，用于使开关电路处于导电状态。
图5是根据本文所述的技术的一些实施例的例示性驱动电路530和开关电路516的图，该驱动电路530包括被配置为控制该开关电路516的光隔离器电路540。在一些实施例中，驱动电路530的光隔离器电路540可以被配置为基于控制信号560a和560b来控制开关电路516。例如，可以从控制器(例如，控制器306)接收控制信号560a和560b以及/或者基于从控制器接收到的信号(诸如使用控制器所控制的一个或多于一个电流源等)来生成控制信号560a和560b。如图5所示，开关电路516包括可以以本文针对包括结合图4的开关电路416所描述的方式配置的第一开关Q1和第二开关Q2。附加地，在图5中，表示第一开关Q1和第二开关Q2的栅电容的例示性电容CL被示出为耦接在第一开关Q1和第二开关Q2的控制端子和源极端子之间。
在一些实施例中，开关电路516可以被配置为耦接到MRI系统的一个或多于一个组件。例如，图5所示的端口T1和T2可以被配置为用于以导电方式耦接到诸如本文(包括参考图3A至图3E)所描述的等的RF线圈、RF发射电子器件和/或RF接收电子器件。
在图5中，光隔离器电路540包括隔离电源542和隔离驱动器544，其中该光隔离器电路540可以被配置为控制开关电路516。在一些实施例中，隔离电源542可以被配置为基于控制信号560a将偏置电压施加到开关电路516。例如，在图5中，隔离电源542的第一输出耦接到第一开关Q1和第二开关Q2的控制端子，并且隔离电源542的第二输出耦接到第一开关Q1和第二开关Q2的源极端子。还如图5所示，隔离电源542包括具有隔离屏障的PVI、在隔离屏障的第一侧的发光二极管(LED)、以及在隔离屏障的第二侧的两个光电二极管。在图5中，PVI的LED示出成被配置为接收控制信号560a。例如，LED可以被配置为基于控制信号560a来将光信号跨隔离屏障发射到光电二极管，并且光电二极管可以被配置为基于所接收到的光信号来生成偏置电压以施加到开关电路516。
在一些实施例中，隔离驱动器544可以被配置为响应于控制信号560b而从开关电路516释放偏置电压。如图5所示，隔离驱动器544耦接在第一开关Q1和第二开关Q2的控制端子和源极端子之间。例如，在图5中，隔离驱动器544包括隔离屏障、隔离屏障的第一侧的LED、以及隔离屏障的第二侧的光电晶体管。还如图5所示，LED被配置为接收控制信号560b。例如，LED可以被配置为基于控制信号560b来将光信号跨隔离屏障发射到光电晶体管，并且光电晶体管可以被配置为基于所接收到的光信号变为导电或非导电。在一些实施例中，当光电晶体管变为导电时，光电晶体管可以被配置为从开关电路516释放偏置电压。
在图5中，光隔离器电路540包括隔离屏障，其中该隔离屏障包括隔离电源542的隔离屏障作为第一隔离屏障部分并且包括隔离驱动器544的隔离屏障作为第二隔离屏障部分。在一些实施例中，光隔离器电路540的隔离屏障部分可以沿着共同隔离屏障彼此对准，其中该共同隔离屏障可以形成在具有所布置的光隔离器电路540的PCB中。然而，应当理解，可以以不同方式配置隔离电源542和/或隔离驱动器544的隔离屏障，并且该隔离屏障仍然是光隔离器电路540的隔离屏障的部分。
在一些实施例中，控制信号560a可以被配置为控制隔离电源542以向开关电路516提供偏置电压，并且控制信号560b可以被配置为控制隔离驱动器544以从开关电路516释放偏置电压。例如，控制信号560a可以被配置为将恒定电流提供到隔离电源542，从而生成从隔离电源542输出的足以使开关电路516进入导电状态的恒定偏置电压，并且控制信号560b可以被配置为控制隔离驱动器544以周期性地从开关电路516释放偏置电压，从而将开关电路516控制为非导电状态。在该示例中，控制信号560a可以被配置为恒定电流信号，并且控制信号560b可以被配置为周期性信号，诸如方波信号等。
可替代地或附加地，在一些实施例中，控制信号560a和560b可以被配置为交替地用偏置电压对开关电路516进行充电并且从开关电路516释放偏置电压，使得第一开关Q1和第二开关Q2在用偏置电压进行充电时变为导电并且在释放偏置电压时变为非导电，或者反之亦然。例如，控制信号560a和560b可以是彼此的反相版本，使得当隔离电源542停止将偏置电压提供到开关电路516时，隔离驱动器544开始从开关电路516释放偏置电压。在一些实施例中，控制信号560a和560b可以是具有相同频率和倒置的占空比的方波，使得当控制信号560b为低时控制信号560a为高，并且反之亦然。在一些实施例中，560a和560b可以是彼此相位相差180度的正弦波或三角波。应当理解，任何适当的控制信号可以用于本文所述的任何实施例中。
发明人已经认识到，对于一些应用，诸如PVI等的一些隔离电源可能不能够足够快地控制开关电路。例如，在一些应用中，PVI可能不能够根据需要快速地释放一些FET的栅电容。为了解决该问题，光隔离器电路540包括隔离驱动器544，其中隔离驱动器544可以被配置为比单独的隔离电源542更快地控制开关电路516。例如，隔离驱动器544可以比隔离电源542更快地从开关电路516释放偏置电压，从而使得光隔离器电路540比在没有隔离驱动器544的情况下适用于更多的应用。例如，在一些实施例中，包括隔离驱动器544的光隔离器电路540可以被配置为在小于100μs(诸如小于50μs、小于10μs和/或小于5μs等)中改变开关电路516的状态。
在一些实施例中，隔离电源542和隔离驱动器544可以各自具有其自己的隔离屏障。在一些实施例中，隔离电源542和隔离驱动器544可以位于具有共同隔离屏障的PCB上。例如，隔离电源542和隔离驱动器544的隔离屏障可以与PCB的共同隔离屏障对准。应当理解，即使在用于支撑隔离电源542和隔离驱动器544的PCB上未形成共同隔离屏障的情况下，隔离电源542和隔离驱动器544的隔离屏障也可以被认为是单个隔离屏障。
图6A是根据本文所述的技术的一些实施例的例示性驱动电路630和开关电路616的图，该驱动电路630包括被配置为控制开关电路616的备选光隔离器电路640。如图6A所示，可以以本文针对包括结合图5的开关电路516所描述的方式配置开关电路616。在图6A中，光隔离器电路640包括隔离电源642、耦接在隔离电源642的输出之间的旁路电容器C1、以及耦接在电容器C1和开关电路616之间的隔离驱动器644。在图6A中，驱动电路630可以被配置为基于偏置信号662和控制信号664a和664b来控制开关电路616，其中该偏置信号662和控制信号664a和664b可以从控制器(例如，控制器306)接收和/或是基于从控制器(例如，控制器306)接收到的信号的。
在一些实施例中，隔离电源642可以被配置为维持跨电容器C1的偏置电压VBIAS。如图6A所示，隔离电源642的LED可以被配置为接收隔离屏障的第一侧的偏置信号662，并且向隔离屏障的第二侧的光电二极管发射光信号以生成偏置电压VBIAS。附加地，在图6A中，隔离电源642的输出耦接到电容器C1的端子。在一些实施例中，偏置信号662可以是用于使隔离电源642将偏置电压VBIAS维持为跨电容器C1的恒定电压的恒定电流信号。
在一些实施例中，隔离驱动器644可以被配置为使用跨电容器C1的偏置电压VBIAS来控制开关电路616。如图6A所示，隔离驱动器644包括耦接在电容器C1和第一开关Q1和第二开关Q2的控制端子之间的第一光电晶体管644a。例如，第一光电晶体管644a可以被配置为在第一光电晶体管644a导电时将来自电容器C1的偏置电压VBIAS耦接到第一开关Q1和第二开关Q2的控制端子。在该示例中，第一光电晶体管644a可以响应于接收到控制信号664a而变为导电或非导电。在一些实施例中，第一光电晶体管644a可以被配置为在第一光电晶体管644a导电时，通过将来自电容器C1的偏置电压VBIAS施加到控制端子来将第一开关Q1和第二开关Q2控制为导电状态。
还如图6A所示，隔离驱动器644包括耦接在第一开关Q1和第二开关Q2的控制端子和源极端子之间的第二光电晶体管644b。例如，第二光电晶体管644b可以被配置为在第二光电晶体管644b导电时将第一开关Q1和第二开关Q2的控制端子耦接到源极端子。在该示例中，第二光电晶体管644b可以响应于接收到控制信号664b而变为导电或非导电。在一些实施例中，第二光电晶体管644b可以被配置为在第二光电晶体管644b导电时通过将控制端子耦接到源极端子来将第一开关Q1和第二开关Q2控制为非导电状态。
在一些实施例中，隔离驱动器644可以被配置为从电容器C1汲取大于10μA的电流以对开关电路616的栅电容进行充电，其中该电流可以是比在没有电容器C1的情况下从隔离电源642汲取的电流更大的电流。在一些实施例中，隔离驱动器644可以被配置为从隔离电源642汲取小于10μA的静态电流。例如，隔离驱动器644可以被配置为平均从隔离电源642汲取不大于10μA，使得隔离电源642被配置为即使在隔离驱动器644汲取高峰值电流以对开关电路616的栅电容充电时也维持跨电容器C1的偏置电压。可替代地或附加地，在一些实施例中，包括隔离驱动器644的光隔离器电路640可以被配置为比仅包括隔离电源642的光隔离器电路640更快地改变开关电路616的状态。例如，在一些实施例中，光隔离器电路640可以被配置为在小于100μs(诸如小于50μs、小于10μs和/或小于5μs等)中改变开关电路616的状态。因此，与在光隔离器电路640中仅包括隔离电源642的情况相比，包括有隔离驱动器644的光隔离器电路640可以适用于更多的应用。
在一些实施例中，如本文包括参考图6B进一步描述的，控制信号664a和664b可以被配置为在第二光电晶体管644b非导电时使第一光电晶体管644a导电，并且反之亦然。
图6B是根据本文所述的技术的一些实施例的可以通过图6A的光隔离器电路640接收和生成的例示性电信号664a、664b、VBIAS和VCL的图。图6B示出四个图形600a、600b、600c和600d。图形600a示出控制信号664a随时间的变化，图形600b示出控制信号664b随时间的变化，图形600c示出偏置电压VBIAS随时间的变化，并且图形600d示出电压VCL随时间的变化，其中，电压VCL是作为跨栅电容CL的电压的、在图6A中所表示的第一开关Q1和第二开关Q2的控制端子处的电压。
在一些实施例中，控制信号664a和664b可以是彼此的反相版本。如图形600a所示，控制信号664a可以是在低电流电平(例如，0A)和高电流电平(例如，足够高以使第一光电晶体管644a变为导电)之间振荡的方波。类似地，如图形600b所示，控制信号664b可以是在低电流电平和高电流电平之间振荡的方波。在一些实施例中，控制信号664a和664b可以在相同的高电流电平和低电流电平之间振荡。如图形600a和图形600b所示，当控制信号664b具有低电流电平时，控制信号664a可以具有高电流电平，并且反之亦然。例如，控制信号664a可以具有足够高的电流电平以使第一光电晶体管644a变为导电，而控制信号664a具有足够低的电流电平以使第二光电晶体管644b变为非导电，并且反之亦然。
在一些实施例中，隔离电源642可以被配置为维持跨电容器C1的恒定偏置电压VBIAS，并且隔离驱动器644可以被配置为使用偏置电压VBIAS来控制开关电路616。例如，如图形600c所示，偏置电压VBIAS可以随时间恒定。如图形600d所示，当控制信号664a为高且控制信号664b为低时，开关电路616的控制端子电压VCL可以充电到高电平，并且当控制信号664a为低且控制信号664b为高时，开关电路616的控制端子电压VCL可以放电到低电平。例如，当控制信号664a足够高以使第一光电晶体管644a变为导电时，第一光电晶体管644a可以被配置为将来自电容器C1的偏置电压VBIAS耦接到开关电路616的控制端子，从而对控制端子电压VCL进行充电。在该示例中，开关电路616的控制端子电压VCL在被充电时可以足够高以使开关电路616变得导电。类似地，在该示例中，当控制信号664b足够高以使第二光电晶体管644b变为导电时，第二光电晶体管644b可以被配置为将开关电路616的控制端子耦接到源极端子，从而将控制端子电压VCL放电到低电平(例如，0V)。在该示例中，控制端电压VCL在被放电时可以足够高以使开关电路616变为非导电。
图7是根据本文所述的技术的一些实施例的例示性驱动电路730和开关电路716的图，该驱动电路730包括隔离反馈电路746。在一些实施例中，可以以本文针对包括结合图4的开关电路416所描述的方式配置开关电路716。在图7中，驱动电路730的光隔离器电路740包括可以以针对包括结合图5的隔离电源542所描述的方式配置的隔离电源742以及隔离反馈电路746。
在一些实施例中，隔离反馈电路746可以被配置为基于隔离屏障的第二侧的感测信号ISENS在隔离屏障的第一侧上生成反馈信号772。例如，感测信号ISENS可以指示隔离屏障的第二侧的光隔离器电路740的操作条件，并且反馈信号772可以将操作条件的指示输送到隔离屏障的第一侧。如图7所示，隔离反馈电路746包括被示出为电阻器的感测组件R1以及反馈光电晶体管748。在一些实施例中，感测组件R1可以被配置为生成感测信号ISENS。例如，如图7所示，感测组件R1和反馈光电晶体管748的LED串联耦接，并且跨感测组件R1和反馈光电晶体管748的LED施加隔离电源742所提供的偏置电压。在该示例中，反馈光电晶体管748的LED可以具有跨其端子的恒定电压，使得偏置电压的变化导致跨感测组件R1的电压变化，从而转换为感测信号ISENS的变化。结果，流过感测组件R1和反馈光电晶体管748的LED的感测信号ISENS可以指示隔离电源742所提供的偏置电压的电平。
在一些实施例中，反馈光电晶体管748可以被配置为接收隔离屏障的第二侧的感测信号ISENS并且基于该感测信号ISENS在隔离屏障的第一侧上生成反馈信号772。例如，在图7中，反馈光电晶体管748的LED可以被配置为跨隔离屏障发射光信号以使反馈光电晶体管748生成反馈信号772来作为隔离屏障的第一侧的电压和/或电流。在一些实施例中，隔离屏障的第一侧的控制器(例如，控制器306)可以被配置为监测反馈信号772并基于该反馈信号772来调整被提供给光隔离器电路740的控制信号。
图8是根据本文所述的技术的一些实施例的例示性驱动电路830和开关电路816的图，该驱动电路830包括备选隔离反馈电路846。在一些实施例中，可以以本文针对包括结合图4的开关电路416所描述的方式配置开关电路816。在一些实施例中，可以以本文针对包括结合图7的驱动电路730所描述的方式配置驱动电路830。在图8中，光隔离器电路840包括具有感测组件D1的隔离反馈电路846和反馈光电晶体管848。
在一些实施例中，隔离反馈电路846可以被配置为基于隔离屏障的第二侧的感测信号VSENS在隔离屏障的第一侧上生成反馈信号872。例如，反馈信号872可以指示隔离屏障的第二侧的光隔离器电路840的操作条件。在一些实施例中，感测组件D1可以被配置为生成感测信号VSENS。例如，如图8所示，感测组件D1包括与反馈光电晶体管848的LED串联耦接的齐纳二极管，其中跨LED的端子生成电压VSENS，并且跨感测组件D1和反馈光电晶体管848的LED施加隔离电源842所提供的偏置电压。在一些实施例中，感测组件D1可以被配置为跨其端子维持恒定电压。例如，可以基于隔离电源842所生成的偏置电压的预期电压电平来选择跨感测组件D1的恒定电压以及/或者跨感测组件D1的恒定电压可以被选择为等于隔离电源842所生成的偏置电压的预期电压电平。在该示例中，当隔离电源842所生成的偏置电压等于跨感测组件D1的恒定电压时，跨反馈光电晶体管848的LED的感测信号VSENS可能足够小以使得LED不会跨隔离屏障发射光信号。另一方面，在该示例中，当隔离电源842所生成的偏置电压超过跨感测组件D1的恒定电压阈值水平时，跨反馈光电晶体管的LED的电压可以足够高以跨隔离屏障发射光信号，从而生成用于指示阈值已被超过的反馈信号772。
图9是根据本文所述的技术的一些实施例的例示性驱动电路930和开关电路916的图，该驱动电路930包括隔离电源942、隔离驱动器944和隔离反馈电路946。在一些实施例中，可以以本文针对包括结合图4的开关电路416所描述的方式配置开关电路916。在一些实施例中，可以以本文针对包括结合图6A和图6B的隔离电源642和隔离驱动器644所描述的方式配置隔离电源942和隔离驱动器944。在一些实施例中，可以以本文针对包括结合图8的反馈电路846所描述的方式配置反馈电路946。应当理解，反馈电路946的感测组件可以可替代地或附加地包括以本文针对包括结合图7的感测组件R1所描述的方式配置的电阻器。
下面是本文所述的技术的可替代的或附加的示例实施例的非限制性列表。
示例1：一种驱动电路，其被配置为驱动开关电路，所述开关电路被配置为耦接到磁共振成像系统即MRI系统的射频线圈即RF线圈，所述驱动电路包括：光隔离器电路，其被配置为控制所述开关电路。
示例2：根据示例1所述的驱动电路，其中，所述MRI系统是低场MRI系统。
示例3：根据示例1或2所述的驱动电路，其中，所述RF线圈是RF发射线圈。
示例4：根据示例1至3中任一项所述的驱动电路，其中，所述光隔离器电路包括隔离电源和隔离驱动器。
示例5：根据示例4所述的驱动电路，其中，所述隔离驱动器被配置为从所述隔离电源汲取小于10微安即10μA的静态电流。
示例6：根据示例4或5所述的驱动电路，其中，
所述隔离电源被配置为接收隔离屏障的第一侧上的偏置信号并且基于所述偏置信号在所述隔离屏障的第二侧上生成偏置电压；以及
所述隔离驱动器被配置为接收所述隔离屏障的第一侧上的控制信号并且基于所述控制信号来控制所述隔离屏障的第二侧上的所述开关电路。
示例7：根据示例6所述的驱动电路，其中，
所述隔离电源包括所述隔离屏障的第一隔离屏障部分，并且被配置为接收所述第一隔离屏障部分的第一侧上的所述偏置信号，并且在所述第一隔离屏障部分的第二侧上生成所述偏置电压；以及
所述隔离驱动器包括所述隔离屏障的第二隔离屏障部分，并且被配置为接收所述第二隔离屏障部分的第一侧的上所述控制信号并且控制所述第二隔离屏障部分的第二侧上的所述开关电路。
示例8：根据示例6所述的驱动电路，还包括耦接到所述隔离电源的电容器，其中，所述隔离电源被配置为在所述隔离驱动器使用所述偏置电压来控制所述开关电路的情况下维持跨所述电容器的所述偏置电压。
示例9：根据示例4至8中任一项所述的驱动电路，其中，所述隔离电源包括光电隔离器即PVI。
示例10：根据示例4至8中任一项所述的驱动电路，其中，所述隔离驱动器包括至少一个光电晶体管。
示例11：根据示例10所述的驱动电路，其中，所述至少一个光电晶体管包括：
第一光电晶体管，其被配置为将来自所述隔离电源的偏置电压耦接到所述开关电路；以及
第二光电晶体管，其被配置为从所述开关电路释放所述偏置电压。
示例12：根据示例11所述的驱动电路，其中，所述第一光电晶体管被配置为接收所述控制信号，并且所述第二光电晶体管被配置为接收所述控制信号的反相版本。
示例13：根据示例1至5中任一项所述的驱动电路，其中，所述光隔离器电路还包括反馈电路，所述反馈电路被配置为基于隔离屏障的第二侧上的感测信号在所述隔离屏障的第一侧上生成反馈信号，以及其中，所述开关电路位于所述隔离屏障的第二侧上。
示例14：根据示例13所述的驱动电路，其中，所述反馈电路包括：
感测组件，其位于所述隔离屏障的第二侧上并且被配置为生成所述感测信号；以及
反馈光电晶体管，其被配置为接收所述隔离屏障的第二侧上的所述感测信号并且基于所述感测信号在所述隔离屏障的第一侧上生成所述反馈信号。
示例15：根据示例14所述的驱动电路，其中，所述光隔离器电路包括隔离电源，所述隔离电源被配置为接收所述隔离屏障的第一侧上的偏置信号并且基于所述偏置信号在所述隔离屏障的第二侧上生成偏置电压，以及其中，所述感测组件被配置为基于所述偏置电压来生成所述感测信号。
示例16：根据示例15所述的驱动电路，其中，所述感测组件包括齐纳二极管。
示例17：根据示例1至16中任一项所述的驱动电路，其中，所述开关电路包括以反向串联配置耦接的第一开关和第二开关。
示例18：根据示例17所述的驱动电路，其中，所述光隔离器电路被配置为分别耦接到所述第一开关和所述第二开关的第一控制端子和第二控制端子。
示例19：根据示例18所述的驱动电路，其中，所述第一开关和所述第二开关包括场效应晶体管即FET。
示例20：根据示例19所述的驱动电路，其中，所述第一开关和所述第二开关包括氮化镓FET即GaN FET。
示例21：根据示例1至20中任一项所述的驱动电路，其中，所述光隔离器电路被配置为在小于100微秒中改变所述开关电路的状态。
示例22：根据示例21所述的驱动电路，其中，所述光隔离器电路被配置为在小于50微秒中改变所述开关电路的状态。
示例23：根据示例22所述的驱动电路，其中，所述光隔离器电路被配置为在小于10微秒中改变所述开关电路的状态。
示例24：根据示例1至23中任一项所述的驱动电路，其中，所述驱动电路不包括铁磁性材料。
示例25：根据示例1至24中任一项所述的驱动电路，其中，所述驱动电路不包括变压器。
示例26：一种方法，包括：至少部分地使用光隔离器电路来对耦接到磁共振成像系统即MRI系统的射频线圈即RF线圈的开关电路进行控制。
示例27：根据示例26所述的方法，其中，所述MRI系统是低场MRI系统。
示例28：根据示例26或27所述的方法，其中，所述RF线圈是RF发射线圈。
示例29：根据示例26至28中任一项所述的方法，其中，所述光隔离器电路包括隔离电源和隔离驱动器；以及控制所述开关电路包括：在所述隔离电源处接收隔离屏障的第一侧上的偏置信号，并且基于所述偏置信号在所述隔离屏障的第二侧上生成偏置电压；以及在所述隔离驱动器处接收所述隔离屏障的第一侧上的控制信号，其中，所述隔离驱动器基于所述控制信号来控制所述隔离屏障的第二侧上的所述开关电路。
示例30：根据示例29所述的方法，其中，所述隔离电源包括所述隔离屏障的第一隔离屏障部分，接收所述第一隔离屏障部分的第一侧上的所述偏置信号，并且在所述第一隔离屏障部分的第二侧上生成所述偏置电压；以及所述隔离驱动器包括所述隔离屏障的第二隔离屏障部分，接收所述第二隔离屏障部分的第一侧上的所述控制信号，并且控制所述第二隔离屏障部分的第二侧上的所述开关电路。
示例31：根据示例29所述的方法，还包括：通过所述隔离驱动器从所述隔离电源汲取小于10微安即10μA的静态电流。
示例32：根据示例29或30所述的方法，其中，控制所述开关电路包括：当所述隔离驱动器使用所述偏置电压来控制所述开关电路时，维持跨耦接到所述隔离电源的电容器的偏置电压。
示例33：根据示例29至32中任一项所述的方法，其中，所述隔离电源包括光电隔离器即PVI。
示例34：根据示例29至32中任一项所述的方法，其中，所述隔离驱动器包括至少一个光电晶体管。
示例35：根据示例34所述的方法，其中，控制所述开关电路还包括：使用第一光电晶体管将来自所述隔离电源的所述偏置电压耦接到所述开关电路；以及使用第二光电晶体管来从所述开关电路释放所述偏置电压。
示例36：根据示例35所述的方法，其中，控制所述开关电路还包括：在所述第一光电晶体管处接收所述控制信号并且在所述第二光电晶体管处接收所述控制信号的反相版本。
示例37：根据示例26至28中任一项所述的方法，还包括：基于隔离屏障的第二侧上的感测信号在所述隔离屏障的第一侧上生成反馈信号，其中，所述开关电路位于所述隔离屏障的第二侧上。
示例38：根据示例37所述的方法，其中，生成所述反馈信号包括：在反馈光电晶体管处接收所述隔离屏障的第二侧上的所述感测信号，其中，所述反馈光电晶体管基于所述感测信号在所述隔离屏障的第一侧上生成所述反馈信号。
示例39：根据示例38所述的方法，还包括：基于隔离电源的偏置电压来生成所述感测信号，其中，所述隔离电源基于在所述隔离电源处接收到的所述隔离屏障的第一侧上的偏置信号在所述隔离屏障的第二侧上生成所述偏置电压。
示例40：根据示例39所述的方法，其中，使用齐纳二极管来生成所述感测信号。
示例41：根据示例26至40中任一项所述的方法，其中，所述开关电路包括以反向串联配置耦接的第一开关和第二开关。
示例42：根据示例41所述的方法，其中，所述第一开关和所述第二开关包括场效应晶体管即FET。
示例43：根据示例42所述的方法，其中，所述第一开关和所述第二开关包括氮化镓FET即GaN FET。
示例44：根据示例26至43中任一项所述的方法，其中，控制所述开关电路包括：在小于100微秒中改变所述开关电路的状态。
示例45：根据示例44所述的方法，其中，控制所述开关电路包括：在小于50微秒中改变所述开关电路的状态。
示例46：根据示例45所述的方法，其中，控制所述开关电路包括：在小于10微秒中改变所述开关电路的状态。
示例47：根据示例26至46所述的方法，其中，控制所述开关电路包括：使用不包括铁磁性材料的驱动电路。
示例48：根据示例26至47所述的方法，其中，控制所述开关电路包括：使用不包括变压器的驱动电路。
示例49：一种设备，包括：开关电路，其被配置为耦接到磁共振成像系统即MRI系统的射频线圈即RF线圈；以及根据示例1至25中任一项所述的驱动电路，其中，所述驱动电路的所述光隔离器电路被配置为控制所述开关电路。
示例50：一种磁共振成像系统即MRI系统，包括：射频线圈即RF线圈，其被配置为当操作时向所述MRI系统的视场发射RF信号和/或从所述MRI系统的视场接收RF信号；开关电路，其耦接到所述RF线圈；以及根据示例1至25中任一项所述的驱动电路，其中，所述驱动电路的所述光隔离器电路被配置为控制所述开关电路。
因此已经描述了本公开中所阐述的技术的若干方面和实施例，应当理解，本领域技术人员将容易想到各种变更、修改和改进。这样的变更、修改和改进旨在处于本文所述的技术的思想和范围内。例如，本领域普通技术人员将容易设想用于进行本文所述的功能和/或获得结果和/或一个或多于一个优点的各种其他方式和/或结构，并且这样的变化和/或修改各自被视为处于本文所述的实施例的范围内。本领域技术人员将认识到或能够仅使用常规实验来确定本文所述的具体实施例的许多等效物。因此，应当理解，前述实施例仅通过示例来呈现并且在所附权利要求书及其等效物的范围内，可以以不同于具体描述的方式实施本发明的实施例。另外，本文所述的两个或多于两个特征、系统、物品、材料和/或方法的任何组合(在这样的特征、系统、物品、材料和/或方法不是相互不一致的情况下)包括在本公开的范围内。
上述实施例能够以许多方式中的任何方式来实现。
此外，如所描述的，一些方面可以被体现为一个或多于一个方法。作为该方法的一部分所进行的动作可以以任何适当的方式进行排序。因此，即使在例示性实施例中示出为连续动作，也可以构建以与所示的顺序不同的顺序进行动作的实施例，这可以包括同时进行一些动作。
如本文所定义和使用的所有定义应当被理解为控制字典定义、通过引用并入的文献中的定义以及/或者所定义的术语的普通含义。
除非明确指出相反，否则如说明书和权利要求书中在此所使用的不定冠词“a”和“an”应当被理解为意味着“至少一个”。
如说明书和权利要求书中在此所使用的，短语“和/或”应当被理解为意味着如此结合的要素中的“任一者或两者”，即在一些情况下结合地存在并且在其他情况下分离地存在的要素。用“和/或”列出的多个要素应当以相同方式解释，即如此结合的要素中的“一个或多于一个”。可以可选地存在除了由“和/或”从句具体标识的要素之外的其他要素，无论是与具体标识的这些要素相关还是无关。因此，作为非限制性示例，在一个实施例中，当与诸如“包括”等的开放式语言结合使用时，对“A和/或B”的引用可以仅指A(可选地包括除了B之外的要素)；在另一实施例中，对“A和/或B”的引用可以仅指B(可选地包括除A之外的要素)；在又一实施例中，对“A和/或B”的引用可以指A和B这两者(可选地包括其他要素)；等等。
如说明书和权利要求书中在此所使用的，在引用一个或多于一个要素的列表时，短语“至少一个”应当被理解为意味着从该要素列表中的任何一个或多于一个要素选择出的至少一个要素，但不一定包括在该要素列表内具体列出的各个和每个要素中的至少一个要素，并且不排除该要素列表中的要素的任何组合。该定义还使得能够除了短语“至少一个”所指代的要素列表内具体标识的要素之外的要素可以可选地存在，无论是与具体标识的这些要素相关还是无关。因此，作为非限制性示例，在一个实施例中，“A和B中的至少一个”(或等效地，“A或B中的至少一个”、或等效地“A和/或B中的至少一个”)可以是指至少一个(可选地包括多于一个)A，而不存在B(并且可选地包括除B之外的要素)；在另一实施例中，该“A和B中的至少一个”可以是指至少一个(可选地包括多于一个)B，而不存在A(并且可选地包括除A之外的要素)；在又一实施例中，该“A和B中的至少一个”可以是指至少一个(可选地包括多于一个)A，以及是指至少一个(可选地包括多于一个)B(并且可选地包括其他要素)；等等。
此外，在本文所使用的措辞和术语是出于描述的目的并且不应当被认为是限制性的。本文使用“包括”、“包含”、或“具有”、“含有”、“涉及”、及其变体旨在涵盖此后列出的项及其等效物以及附加项。
在权利要求书中以及在以上说明书中，诸如“包含”、“包括”、“携带”、“具有”、“含有”、“涉及”、“持有”以及“构成”等的所有过渡性短语应当被理解为是开放式的(即意味着包括但不限于)。仅过渡短语“由…组成”和“基本上由…组成”应分别是封闭或半封闭过渡短语。
术语“大约”、“大致”和“约”可以用于表示在一些实施例中的目标值的±20％内、在一些实施例中的目标值的±10％内、在一些实施例中的目标值的±5％内、以及在一些实施例中的目标值的±2％内。术语“近似”和“约”可以包括目标值。
本申请要求2020年12月15日提交的、代理人案号为O0354.70061US00、并且标题为“OPTO-ISOLATOR CIRCUITRY FOR MAGNETIC RESONANCE IMAGING APPLICATIONS”的美国临时专利申请号63/125,463在美国法典第35编第119(e)款下的优先权，其全部内容通过引用而被并入本文。

Claims (50)

1.一种驱动电路，其被配置为驱动开关电路，所述开关电路被配置为耦接到磁共振成像系统即MRI系统的射频线圈即RF线圈，所述驱动电路包括：
光隔离器电路，其被配置为控制所述开关电路。
2.根据权利要求1所述的驱动电路，其中，所述MRI系统是低场MRI系统。
3.根据权利要求1或2所述的驱动电路，其中，所述RF线圈是RF发射线圈。
4.根据权利要求1至3中任一项所述的驱动电路，其中，所述光隔离器电路包括隔离电源和隔离驱动器。
5.根据权利要求4所述的驱动电路，其中，所述隔离驱动器被配置为从所述隔离电源汲取小于10微安即10μA的静态电流。
6.根据权利要求4或5所述的驱动电路，其中，
所述隔离电源被配置为接收隔离屏障的第一侧上的偏置信号并且基于所述偏置信号在所述隔离屏障的第二侧上生成偏置电压；以及
所述隔离驱动器被配置为接收所述隔离屏障的第一侧上的控制信号并且基于所述控制信号来控制所述隔离屏障的第二侧上的所述开关电路。
7.根据权利要求6所述的驱动电路，其中，
所述隔离电源包括所述隔离屏障的第一隔离屏障部分，并且所述隔离电源被配置为接收所述第一隔离屏障部分的第一侧上的所述偏置信号，并且在所述第一隔离屏障部分的第二侧上生成所述偏置电压；以及
所述隔离驱动器包括所述隔离屏障的第二隔离屏障部分，并且所述隔离驱动器被配置为接收所述第二隔离屏障部分的第一侧上的所述控制信号并且控制所述第二隔离屏障部分的第二侧上的所述开关电路。
8.根据权利要求6所述的驱动电路，还包括耦接到所述隔离电源的电容器，其中，所述隔离电源被配置为在所述隔离驱动器使用所述偏置电压来控制所述开关电路的情况下维持跨所述电容器的偏置电压。
9.根据权利要求4至8中任一项所述的驱动电路，其中，所述隔离电源包括光电隔离器即PVI。
10.根据权利要求4至8中任一项所述的驱动电路，其中，所述隔离驱动器包括至少一个光电晶体管。
11.根据权利要求10所述的驱动电路，其中，所述至少一个光电晶体管包括：
第一光电晶体管，其被配置为将来自所述隔离电源的所述偏置电压耦接到所述开关电路；以及
第二光电晶体管，其被配置为从所述开关电路释放所述偏置电压。
12.根据权利要求11所述的驱动电路，其中，所述第一光电晶体管被配置为接收所述控制信号，并且所述第二光电晶体管被配置为接收所述控制信号的反相版本。
13.根据权利要求1至5中任一项所述的驱动电路，其中，所述光隔离器电路还包括反馈电路，所述反馈电路被配置为基于隔离屏障的第二侧上的感测信号在所述隔离屏障的第一侧上生成反馈信号，以及其中，所述开关电路位于所述隔离屏障的第二侧上。
14.根据权利要求13所述的驱动电路，其中，所述反馈电路包括：
感测组件，其位于所述隔离屏障的第二侧上并且被配置为生成所述感测信号；以及
反馈光电晶体管，其被配置为接收所述隔离屏障的第二侧上的所述感测信号并且基于所述感测信号在所述隔离屏障的第一侧上生成所述反馈信号。
15.根据权利要求14所述的驱动电路，其中，所述光隔离器电路包括隔离电源，所述隔离电源被配置为接收所述隔离屏障的第一侧上的偏置信号并且基于所述偏置信号在所述隔离屏障的第二侧上生成偏置电压，以及其中，所述感测组件被配置为基于所述偏置电压来生成所述感测信号。
16.根据权利要求15所述的驱动电路，其中，所述感测组件包括齐纳二极管。
17.根据权利要求1至16中任一项所述的驱动电路，其中，所述开关电路包括以反向串联配置耦接的第一开关和第二开关。
18.根据权利要求17所述的驱动电路，其中，所述光隔离器电路被配置为分别耦接到所述第一开关的第一控制端子和所述第二开关的第二控制端子。
19.根据权利要求18所述的驱动电路，其中，所述第一开关和所述第二开关包括场效应晶体管即FET。
20.根据权利要求19所述的驱动电路，其中，所述第一开关和所述第二开关包括氮化镓FET即GaN FET。
21.根据权利要求1至20中任一项所述的驱动电路，其中，所述光隔离器电路被配置为在小于100微秒中改变所述开关电路的状态。
22.根据权利要求21所述的驱动电路，其中，所述光隔离器电路被配置为在小于50微秒中改变所述开关电路的状态。
23.根据权利要求22所述的驱动电路，其中，所述光隔离器电路被配置为在小于10微秒中改变所述开关电路的状态。
24.根据权利要求1至23中任一项所述的驱动电路，其中，所述驱动电路不包括铁磁性材料。
25.根据权利要求1至24中任一项所述的驱动电路，其中，所述驱动电路不包括变压器。
26.一种方法，包括：
至少部分地使用光隔离器电路来对耦接到磁共振成像系统即MRI系统的射频线圈即RF线圈的开关电路进行控制。
27.根据权利要求26所述的方法，其中，所述MRI系统是低场MRI系统。
28.根据权利要求26或27所述的方法，其中，所述RF线圈是RF发射线圈。
29.根据权利要求26至28中任一项所述的方法，其中，
所述光隔离器电路包括隔离电源和隔离驱动器；以及
控制所述开关电路包括：
在所述隔离电源处接收隔离屏障的第一侧上的偏置信号，并且基于所述偏置信号在所述隔离屏障的第二侧上生成偏置电压；以及
在所述隔离驱动器处接收所述隔离屏障的第一侧上的控制信号，其中，所述隔离驱动器基于所述控制信号来控制所述隔离屏障的第二侧上的所述开关电路。
30.根据权利要求29所述的方法，其中，
所述隔离电源包括所述隔离屏障的第一隔离屏障部分，接收所述第一隔离屏障部分的第一侧的上所述偏置信号，并且在所述第一隔离屏障部分的第二侧上生成所述偏置电压；以及
所述隔离驱动器包括所述隔离屏障的第二隔离屏障部分，接收所述第二隔离屏障部分的第一侧上的所述控制信号，并且控制所述第二隔离屏障部分的第二侧上的所述开关电路。
31.根据权利要求29所述的方法，还包括：通过所述隔离驱动器从所述隔离电源汲取小于10微安即10μA的静态电流。
32.根据权利要求29或30所述的方法，其中，控制所述开关电路包括：
在所述隔离驱动器使用所述偏置电压来控制所述开关电路的情况下，维持跨耦接到所述隔离电源的电容器的偏置电压。
33.根据权利要求29至32中任一项所述的方法，其中，所述隔离电源包括光电隔离器即PVI。
34.根据权利要求29至32中任一项所述的方法，其中，所述隔离驱动器包括至少一个光电晶体管。
35.根据权利要求34所述的方法，其中，控制所述开关电路还包括：
使用第一光电晶体管将来自所述隔离电源的所述偏置电压耦接到所述开关电路；以及
使用第二光电晶体管来从所述开关电路释放所述偏置电压。
36.根据权利要求35所述的方法，其中，控制所述开关电路还包括：
在所述第一光电晶体管处接收所述控制信号并且在所述第二光电晶体管处接收所述控制信号的反相版本。
37.根据权利要求26至28中任一项所述的方法，还包括：
基于隔离屏障的第二侧上的感测信号在所述隔离屏障的第一侧上生成反馈信号，其中，所述开关电路位于所述隔离屏障的第二侧上。
38.根据权利要求37所述的方法，其中，生成所述反馈信号包括：
在反馈光电晶体管处接收所述隔离屏障的第二侧上的所述感测信号，其中，所述反馈光电晶体管基于所述感测信号在所述隔离屏障的第一侧上生成所述反馈信号。
39.根据权利要求38所述的方法，还包括：
基于隔离电源的偏置电压来生成所述感测信号，其中，所述隔离电源基于在所述隔离电源处接收到的所述隔离屏障的第一侧上的偏置信号在所述隔离屏障的第二侧上生成所述偏置电压。
40.根据权利要求39所述的方法，其中，使用齐纳二极管来生成所述感测信号。
41.根据权利要求26至40中任一项所述的方法，其中，所述开关电路包括以反向串联配置耦接的第一开关和第二开关。
42.根据权利要求41所述的方法，其中，所述第一开关和所述第二开关包括场效应晶体管即FET。
43.根据权利要求42所述的方法，其中，所述第一开关和所述第二开关包括氮化镓FET即GaN FET。
44.根据权利要求26至43中任一项所述的方法，其中，控制所述开关电路包括：
在小于100微秒中改变所述开关电路的状态。
45.根据权利要求44所述的方法，其中，控制所述开关电路包括：
在小于50微秒中改变所述开关电路的状态。
46.根据权利要求45所述的方法，其中，控制所述开关电路包括：
在小于10微秒中改变所述开关电路的状态。
47.根据权利要求26至46中任一项所述的方法，其中，控制所述开关电路包括：
使用不包括铁磁性材料的驱动电路。
48.根据权利要求26至47中任一项所述的方法，其中，控制所述开关电路包括：
使用不包括变压器的驱动电路。
49.一种设备，包括：
开关电路，其被配置为耦接到磁共振成像系统即MRI系统的射频线圈即RF线圈；以及
根据权利要求1至25中任一项所述的驱动电路，其中，所述驱动电路的所述光隔离器电路被配置为控制所述开关电路。
50.一种磁共振成像系统即MRI系统，包括：
射频线圈即RF线圈，其被配置为当操作时向所述MRI系统的视场发射RF信号和/或从所述MRI系统的视场接收RF信号；
开关电路，其耦接到RF线圈；以及
根据权利要求1至25中任一项所述的驱动电路，其中，所述驱动电路的所述光隔离器电路被配置为控制所述开关电路。
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EP4016103A1 (de) * 2020-12-18 2022-06-22 Siemens Healthcare GmbH Magnetresonanztomograph und verfahren zum schnellen umschalten von tx nach rx
US20230221455A1 (en) * 2022-01-13 2023-07-13 Vista Clara Inc. Selective solid-state isolation of circuit elements

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Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE10118195C1 (de) * 2001-04-11 2002-11-07 Siemens Ag Verwendung eines Schaltelements zum Schalten in einem Kernspintomographie-Gerät und Kernspintomographie-Gerät
US8749237B2 (en) * 2011-01-11 2014-06-10 General Electric Company Optically controlled MEMS switch and method of using the same
US9720060B2 (en) 2011-05-23 2017-08-01 Koninklijke Philips N.V. FET switch as detune circuit for MRI RF coils
MX366786B (es) 2014-09-05 2019-07-23 Hyperfine Res Inc Metodos y aparato de supresion de ruido.
US10627464B2 (en) 2016-11-22 2020-04-21 Hyperfine Research, Inc. Low-field magnetic resonance imaging methods and apparatus
JP2021526043A (ja) * 2018-05-21 2021-09-30 ハイパーファイン，インコーポレイテッド 低磁場ｍｒｉシステムのための無線周波数コイル信号チェーン

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