DE10130615A1 - Verbindungsvorrichtung für einen Sensor oder Aktor - Google Patents

Verbindungsvorrichtung für einen Sensor oder Aktor

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Abstract

Die vorliegende Erfindung betrifft eine Verbindungsvorrichtung für einen Sensor oder Aktor. Die Verbindungsvorrichtung setzt sich aus zwei lösbar miteinander verbindbaren Anschlusselementen (1, 2) zusammen, von denen ein erstes Anschlusselement (1) einen ersten Leiter (3) aufweist, der mit dem Sensor oder Aktor (5) verbunden ist, und ein zweites Anschlusselement (2) einen zweiten elektrischen Leiter (4) aufweist, der mit einer Auswerteeinheit (6) verbindbar ist. Die beiden elektrischen Leiter (3, 4) sind in den Anschlusselementen (1, 2) als Induktivitäten ausgebildet, die bei einer Verbindung der beiden Anschlusselemente (1, 2) eine Signalübertragung durch induktive Kopplung ermöglichen. Die vorliegende Verbindungsvorrichtung lässt sich vorteilhaft zur Verbindung von Oberflächenspulen mit dem System einer Magnetresonanzanlage einsetzen und ermöglicht die vollständige hermetische Versiegelung der Oberflächenspulen.

Description

  • Die vorliegende Erfindung betrifft eine Verbindungsvorrichtung für einen Sensor oder Aktor, insbesondere für Oberflächenantennen in Magnetresonanzanlagen, bestehend aus zwei lösbar miteinander verbindbaren Anschlusselementen, von denen ein erstes Anschlusselement einen ersten elektrischen Leiter aufweist, der mit dem Sensor oder Aktor verbunden ist, und ein zweites Anschlusselement einen zweiten elektrischen Leiter aufweist, der mit einer Auswerteeinheit verbindbar ist.
  • Die Erfassung und Weiterleitung von Sensorsignalen in einer Hochfrequenzanlage, wie beispielsweise einer Magnetresonanzanlage, stellt hohe Anforderungen an die Störsicherheit und Zuverlässigkeit der Signalübertragung. Die Magnetresonanztomographie ist eine bekannte Technik zur Gewinnung von Bildern des Körperinneren eines lebenden Untersuchungsobjekts. Magnetresonanztomographiegeräte umfassen einen Grundfeldmagneten zur Erzeugung eines homogenen Magnetfeldes für die Polarisierung der Atomkerne im zu untersuchenden Körper, mehrere Gradientenspulen für die Ortskodierung der Magnetresonanzsignale sowie ein oder mehrere Hochfrequenzsendeantennen, die Hochfrequenzimpulse zur Auslösung der Magnetresonanzsignale in den zu untersuchenden Körper einstrahlen. Die erzeugten Magnetresonanzsignale werden über einen Sensor erfasst und einer Auswerteeinheit zur Berechnung der Magnetresonanzbilder zugeführt. Als Sensoren werden entweder die für die Anregung der Magnetresonanzsignale eingesetzte Hochfrequenzsendeantenne, die so genannte Ganzkörperantenne, oder eine oder mehrere nicht fest mit dem Magnetresonanztomographiegerät verbundene Hochfrequenzempfangsantennen, so genannte Oberflächenantennen, eingesetzt. Mit einer Oberflächenantenne lassen sich Magnetresonanzbilder mit einem besseren Signal/Rausch- Verhältnis aufnehmen. Sie wird nahe an den zu untersuchenden Körperbereich herangebracht und über ein Verbindungskabel mit der Auswerteeinheit des Magnetresonanztomographiegerätes verbunden.
  • Die Verbindung zwischen der Oberflächenantenne und der Auswerteeinheit ist zurzeit als galvanische Steckverbindung ausgestaltet, bei der eines der beiden lösbar miteinander verbindbaren Anschlusselemente mit der Oberflächenantenne und das andere mit der Auswerteeinheit verbunden ist. Diese Steckverbinder haben den Vorteil einer flexiblen Handhabung, da die Oberflächenantennen auf einfache Weise abgenommen und durch andere Oberflächenantennen ersetzt und über die Steckverbindung mit der Auswerteeinheit verbunden werden können.
  • Ein Nachteil der bekannten Steckverbinder besteht jedoch darin, dass sie sich aufgrund der frei zugänglichen elektrischen Kontakte nur unzureichend desinfizieren lassen. Gerade auf dem hier vorliegenden medizinischen Sektor ist jedoch eine regelmäßige Desinfektion der eingesetzten Untersuchungsapparaturen wichtig. Weiterhin tritt bei den bekannten Steckverbindungen das Problem auf, dass sich unerwünschte Mantelwellen auf den Zuleitungen ausbreiten, die zu einer für den Patienten unangenehmen Erwärmung von angrenzendem Körpergewebe führen können.
  • Ausgehend von diesem Stand der Technik liegt der vorliegenden Erfindung die Aufgabe zugrunde, eine Verbindungsvorrichtung für einen Sensor oder Aktor, insbesondere für eine Oberflächenantenne in einer Magnetresonanzanlage, anzugeben, die die obigen Nachteile vermeidet und sich problemlos desinfizieren lässt.
  • Die Aufgabe wird mit der Verbindungsvorrichtung gemäß Patentanspruch 1 gelöst. Vorteilhafte Ausgestaltungen der Verbindungsvorrichtung sind Gegenstand der Unteransprüche.
  • Die vorliegende Verbindungsvorrichtung besteht aus zwei lösbar miteinander verbindbaren Anschlusselementen, von denen ein erstes Anschlusselement einen ersten elektrischen Leiter aufweist, der mit dem Sensor oder Aktor verbunden ist, und ein zweites Anschlusselement einen zweiten elektrischen Leiter aufweist, der mit einer Auswerteeinheit verbindbar ist. Die Verbindungsvorrichtung zeichnet sich dadurch aus, dass der erste und der zweite elektrische Leiter in den Anschlusselementen als Induktivitäten ausgebildet sind, die bei einer Verbindung der beiden Anschlusselemente eine Signalübertragung durch induktive Kopplung ermöglichen.
  • Durch diese Ausgestaltung der Verbindungsvorrichtung werden die vom Sensor empfangenen oder an den Aktor gesendeten Signale nicht mehr galvanisch, sondern durch induktive Kopplung zwischen den beiden Anschlusselementen der Verbindungsvorrichtung, beispielsweise eines Steckverbinders, übertragen. Diese Ausgestaltung ermöglicht die vollständige hermetische Versiegelung des Sensors oder Aktors mit dem ersten Anschlusselement, so dass kein elektrischer Leiter freiliegt. Dies ist besonders vorteilhaft für Oberflächenantennen, die gegebenenfalls Körperflüssigkeiten ausgesetzt werden, wie beispielsweise die Prostataspule. Mit der vorliegenden Verbindungsvorrichtung lassen sich vollständig desinfizierbare und sterilisierbare Oberflächenantennen realisieren. In gleicher Weise kann das gegebenenfalls mit dem Patienten in Berührung kommende zweite Anschlusselement der Verbindungsvorrichtung vollständig hermetisch versiegelt werden. Durch eine vollständige Versiegelung lassen sich sämtliche Desinfizierungsmaßnahmen problemlos durchführen, so dass sich die vorliegende Verbindungsvorrichtung für den Einsatz im medizinischen Bereich in hervorragender Weise eignet.
  • Ein weiterer Vorteil der vorliegenden Verbindungsvorrichtung besteht darin, dass bei der Verbindung einer oder mehrerer Oberflächenspulen über die Verbindungsvorrichtung mit der Auswerteeinheit deutlich verminderte Ableitströme über die Verbindungsleitung auftreten. Durch Unterdrückung des Gleichtaktmodes der Übertragung werden zudem auch die Mantelwellen unterdrückt, so dass keine für den Patienten unangenehme Erwärmung bei einer Berührung des Verbindungskabels auftritt. Im Gegensatz zu den herkömmlichen galvanischen Steckverbindern tritt bei der vorliegenden Verbindungsvorrichtung keinerlei Verschleiß elektrischer Kontakte auf.
  • Im Folgenden wird die vorliegende Erfindung in Bezug auf eine Anwendung erläutert, bei der die Verbindungsvorrichtung eine Verbindung zwischen einer als Spule ausgebildeten Oberflächenantenne und der Auswerteeinheit einer Magnetresonanzanlage herstellt. Selbstverständlich lassen sich mit der vorliegenden Verbindungsvorrichtung jedoch auch andere Arten von Sensoren oder Aktoren mit einer Auswerteeinheit verbinden. Beispiele sind Sensoren zur Messung des Blutdruckes, der Temperatur oder eines EKG oder Aktoren zur Schallerzeugung oder elektrischen Stimulation. Der Aufbau der Verbindungsvorrichtung erfolgt dabei in gleicher Weise wie bei der Anwendung mit der Oberflächenantenne.
  • Die Verbindungsvorrichtung besteht aus zwei lösbar miteinander verbindbaren Anschlusselementen, die vorzugsweise als Steckverbinder ausgestaltet sind. Jedes der Anschlusselemente weist eine Induktivität, beispielsweise in Form einer Leiterschleife oder einer Spule auf. Die Induktivität eines der Anschlusselemente ist mit der Oberflächenspule direkt oder über Zwischenelemente, beispielsweise eine Modulationsschaltung, elektrisch verbunden. Die Induktivität des anderen Anschlusselementes ist über ein Verbindungskabel mit der Auswerteeinheit verbunden oder zumindest verbindbar. Auf dem nicht mit der Induktivität verbundenen Ende des Verbindungskabels kann beispielsweise ein herkömmlicher galvanischer Steckverbinder für die Verbindung mit der Auswerteeinheit vorgesehen sein. Das Verbindungskabel kann jedoch auch direkt, d. h. nicht lösbar, mit der Auswerteeinheit verbunden sein.
  • Die Anschlusselemente selbst bestehen aus einem elektrisch nicht leitenden Material, vorzugsweise aus einem Kunststoff.
  • Als Materialien können die gleichen Materialien verwendet werden, wie sie bereits bei bekannten galvanischen Steckverbindern auf dem vorliegenden Gebiet eingesetzt werden.
  • Die beiden Anschlusselemente müssen derart ausgebildet sein, dass sie eine lösbare Verbindung ermöglichen. Dies kann durch unterschiedliche mechanische Mechanismen erfolgen, die dem Fachmann aus dem Bereich lösbarer mechanischer Verbindungen bekannt sind.
  • Vorzugsweise sind die beiden Anschlusselemente als Steckverbinder ausgestaltet, wobei beispielsweise ein Anschlusselement eine Buchse, das andere den zugehörigen Stecker darstellen kann.
  • In einer bevorzugten Ausführungsform der vorliegenden Verbindungsvorrichtung sind die Induktivitäten als Spulen oder Spulensysteme ausgebildet und derart dimensioniert und in den Anschlusselementen angeordnet, dass sie durch Herstellung der lösbaren Verbindung zwischen den Anschlusselementen koaxial ineinander geschoben werden. Dies bedeutet, dass die Spule oder Spulen des einen Anschlusselementes bei der Verbindung die Spule oder Spulen des anderen Anschlusselementes umschließen. Auf diese Weise wird eine optimale induktive Kopplung zwischen den beiden Spulen bzw. Spulensystemen erreicht. Die Anschlusselemente müssen hierbei selbstverständlich durch entsprechende Ausformung derart ausgebildet sein, dass sie diese gegenseitige Lage der Spulen durch die Verbindung ermöglichen.
  • Beim Einsatz der vorliegenden Verbindungsvorrichtung in einer Hochfrequenz-Umgebung muss auf eine besonders geringe Abstrahlung nach außen bzw. auf eine geringe Empfindlichkeit gegenüber äußeren HF-Feldern geachtet werden. Dies wird in einer Ausführungsform der vorliegenden Verbindungsvorrichtung dadurch realisiert, dass die bei der Verbindung außen liegende Spule bzw. das außen liegende Spulensystem zusätzlich von einer Schirmwindung umgeben ist. Diese Schirmwindung ist in dem entsprechenden Anschlusselement um den Außenumfang der Spule bzw. des Spulensystems herum ausgebildet. Da die Kopplung zur anderen (inneren) Spule des anderen Anschlusselementes innerhalb dieser Schirmwindung erfolgt, wird die Signalübertragung nicht beeinträchtigt und beide Spulen bzw. Spulensysteme sind gegenüber der Umgebung abgeschirmt.
  • In einer weiteren sehr vorteilhaften Ausführungsform des vorliegenden Kopplungselementes wird die Verminderung der Abstrahlung der Koppelverbindung durch eine besondere Ausgestaltung der beiden Spulensysteme in den Anschlusselementen erreicht. Bei dieser besonderen Ausgestaltung besteht jedes Spulensystem aus zwei koaxial angeordneten und in Reihe geschalteten Spulen, die entgegengesetzte bzw. gegensinnige Wicklungen aufweisen. Durch diese Ausgestaltung heben sich die von den gegensinnigen Spulen des jeweiligen Spulensystems erzeugten Felder im Außenraum nahezu vollständig auf. Lediglich in der näheren Umgebung, in der die induktive Kopplung zum jeweils anderen Spulensystem erfolgt, sind die Spulenfelder ausreichend stark. Für eine optimale Wirkung dieser Kompensation im Außenraum bzw. in der Umgebung der Verbindung sollten die gegensinnig gewickelten Spulen jedes Spulenpaars die gleichen Dimensionen, d. h. den gleichen Windungsdurchmesser und die gleiche Anzahl von Windungen aufweisen.
  • In einer Weiterbildung der vorliegenden Verbindungsvorrichtung ist zusätzlich ein verlustloses Anpassungsnetzwerk zur Kompensation von Einfügungsverlusten bei der induktiven Kopplung vorgesehen, das mit beiden Induktivitäten in den Anschlusselementen verbunden ist.
  • Neben der Signalübertragung von der Oberflächenspule zur Auswerteeinheit lassen sich die Oberflächenspule oder mit dieser verbundene elektrische Komponenten über die Verbindungsvorrichtung auch mit Steuersignalen beaufschlagen oder mit Energie versorgen. Hierzu werden auf der Seite des zweiten Anschlusselementes eine oder mehrere Modulationsschaltungen zusammen mit einem oder mehreren Frequenzgeneratoren angeordnet, die zusätzliche Steuersignale und/oder Signale zur Erzeugung einer Versorgungsspannung auf ein oder mehrere Trägerfrequenzen aufmodulieren und an die Oberflächenspulenanordnung übertragen. Auf Seite der Oberflächenspulenanordnung bzw. des ersten Anschlusselementes ist zumindest eine Demodulationsschaltung vorgesehen, die die entsprechenden Steuersignale bzw. Signale für die Spannungsversorgung aus dem Trägerfrequenzsignal extrahiert und den elektrischen Komponenten zur Verfügung stellt.
  • Die vorliegende Verbindungsvorrichtung wird nachfolgend anhand von Ausführungsbeispielen in Verbindung mit den Zeichnungen nochmals kurz erläutert. Hierbei zeigen:
  • Fig. 1 schematisch ein Beispiel für die Ausgestaltung der Anschlusselemente der Verbindungsvorrichtung der vorliegenden Erfindung;
  • Fig. 2 ein Beispiel für die prinzipielle Ausgestaltung der Induktivitäten der Verbindungsvorrichtung;
  • Fig. 3 ein weiteres Beispiel für die prinzipielle Ausgestaltung der Induktivitäten der Verbindungsvorrichtung;
  • Fig. 4 ein Beispiel für eine Anpassschaltung zur Kompensation der reaktiven Einfügungsdämpfung bei der vorliegenden Verbindungsvorrichtung;
  • Fig. 5 ein Beispiel für den elektrischen Aufbau einer Oberflächenspule einer Magnetresonanzanlage mit der vorliegenden Verbindungsvorrichtung; und
  • Fig. 6 ein weiteres Beispiel für den elektrischen Aufbau einer Oberflächenspule einer Magnetresonanzanlage mit der vorliegenden Verbindungsvorrichtung.
  • Fig. 1 zeigt schematisch ein Beispiel für eine Ausgestaltung der Anschlusselemente 1, 2 der vorliegenden Verbindungsvorrichtung. Das erste Anschlusselement 1 ist hierbei als zylinderförmiges Steckerelement ausgebildet, dass in eine entsprechende buchsenförmige Öffnung des als Gegenstück ausgebildeten zweiten Anschlusselementes 2 eingeführt werden kann. In dieser in der Figur gezeigten eingeführten Stellung lassen sich beide Anschlusselemente, beispielsweise durch einen Schnappmechanismus, mechanisch fixieren. Die Induktivitäten 3, 4 in den jeweiligen Anschlusselementen 1, 2 sind in dieser Figur jeweils nur schematisch angedeutet. Das erste Anschlusselement 1 ist entweder über ein Kabel mit dem Gehäuse der Oberflächenspule verbunden oder direkt in dieses Gehäuse integriert. Das zweite Anschlusselement 2 ist mit einem Kabel 7 verbunden, das mit dem System der Magnetresonanzanlage, insbesondere der Auswerteeinheit, verbunden ist oder dort angesteckt werden kann.
  • Fig. 2 zeigt ein Beispiel für die Ausgestaltung der Induktivitäten in den Anschlusselementen 1, 2, wie sie beispielsweise in der Fig. 1 dargestellt sind. Die Figur zeigt schematisch die Induktivität 3 des ersten Anschlusselementes 1 und die Induktivität 4 des zweiten Anschlusselementes 2 in einem Zustand, in dem die beiden Anschlusselemente 1, 2 miteinander verbunden sind. In diesem Zustand ist die Spulenanordnung 3 des ersten Anschlusselementes 1 koaxial in die Spulenanordnung 4 des zweiten Anschlusselementes 2 eingeschoben. Die elektrischen Verbindungen der Spulenanordnungen 3, 4 zur Oberflächenspule 5 bzw. zum System, d. h. zur Auswerteeinheit 6, sind ebenfalls schematisch angedeutet.
  • Das vorliegende Beispiel zeigt eine Ausgestaltung der Induktivitäten der Verbindungsvorrichtung, bei der Störungen durch externe Signale, beispielsweise das HF-Anregungsfeld der Ganzkörperantenne, sowie unerwünschte Abstrahlung und Rückkopplung des übertragenen Signals vermindert werden. Dies wird dadurch erreicht, dass die Koppelinduktivitäten 3, 4 jedes Anschlusselementes 1, 2 nicht aus einer, sondern aus zwei gleich großen Spulen 3a, 3b bzw. 4a, 4b mit entgegengesetzten Windungen gebildet werden. Die Wicklungsrichtung ist in der Fig. 2 durch die Pfeile angedeutet. Die Spulenanordnung 3 des ersten Anschlusselementes 1 besteht aus einer unteren Spule 3a und einer oberen Spule 3b, deren Wicklungsrichtung entgegengesetzt verläuft. Beide Spulen 3a, 3b sind in Reihe miteinander verschaltet. In gleicher Weise sind die beiden Spulen 4a und 4b des zweiten Anschlusselementes 2 ausgebildet. Die unterschiedliche Wicklungsrichtung der Spulen bewirkt eine starke Reduzierung des von den Spulen erzeugten Feldes mit zunehmender Entfernung von den Spulen. In gleicher Weise sind die Spulen auch gegen äußere elektromagnetische Felder unempfindlich. Der Abstand der beiden Spulen 3a, 3b bzw. 4a, 4b jedes Spulenpaares sollte hierbei im Bereich des Helmholtz- Abstandes liegen. Bei diesem Abstand wird eine deutliche Reduzierung des erzeugten Feldes in der Umgebung erreicht, ohne die induktive Kopplung zwischen dem Spulenpaar 3 des ersten Anschlusselementes 1 und dem Spulenpaar 4 des zweiten Anschlusselementes 2 nachteilig zu beeinflussen, die bei einer Verbindung der beiden Anschlusselemente 1, 2 nahe beieinander liegen.
  • Aus der Fig. 2 ist ebenfalls die unterschiedliche Dimensionierung der Spulenanordnungen 3, 4 der beiden Anschlusselemente zu erkennen. Das Spulenpaar 3a, 3b des Steckers 1 hat einen Durchmesser, der geringer ist als der Durchmesser des Spulenpaares 4a, 4b der Buchse 2. Dadurch können sie problemlos ineinander geschoben werden. In der verbundenen Position wird aufgrund des geringen Abstandes der Spulen eine optimale Kopplung zwischen den Spulenpaaren 3 und 4 erreicht.
  • Ein weiteres Beispiel für einen Aufbau der Induktivitäten der Anschlusselemente 1 und 2 der vorliegenden Verbindungsvorrichtung ist in der Fig. 3 dargestellt. Bei dieser Ausführungsform besteht jede Induktivität jeweils nur aus einer Spule, wobei die beiden Spulen 3, 4 der beiden Anschlusselemente 1, 2 wiederum einen unterschiedlichen Durchmesser aufweisen, so dass sie bei Herstellung der Verbindung ineinander geschoben werden. Zur Vermeidung einer unerwünschten Abstrahlung in den Außenraum ist im vorliegenden Beispiel die Spule 4 des zweiten Anschlusselementes 2 mit einer HF-Abschirmung 8 umgeben. Diese Abschirmung schirmt bei eingeschobener Spule 3 des ersten Anschlusselementes 1 beide Spulen 3, 4 gegen den Außenraum ab, ohne die Kopplung zwischen den Spulen 3, 4 zu beeinflussen. Die Abschirmung, die vorzugsweise die Form eines einseitig offenen Bechers aufweist, ist hierbei im Anschlusselement 2 der größeren Spule 4 ausgebildet.
  • Selbst wenn in den vorliegenden Beispielen die einzelnen Spulen 3, 4, 3a, 3b, 4a, 4b immer mit zwei Spulenwindungen dargestellt wurden, versteht sich von selbst, dass die Spulen auch nur mit einer oder einer Vielzahl von Windungen ausgebildet sein können.
  • Zur Verringerung der Einfügungsverluste, die bei einer induktiven Koppelstrecke wie der der vorliegenden Verbindungsvorrichtung auftreten, kann eine Anpassungsschaltung an den beiden Anschlusselementen 1, 2 vorgesehen sein. Eine derartige Anpassungsschaltung ist beispielhaft in Fig. 4 dargestellt, die ein Ersatzschaltbild für die induktive Kopplung mit den beiden Induktivitäten L1 (3) und L2 (4) zeigt. Die mit der Ersatz-Induktivität M (9) angedeuteten Kopplungsverluste werden durch entsprechend ausgewählte Kapazitäten der Größen -jω(L1-M), -jω(L2-M) und -jω2M kompensiert. Derartige Anpassungsschaltungen sind dem Fachmann bekannt.
  • Fig. 5 zeigt ein Beispiel für den elektrischen Aufbau einer einfachen Magnetresonanzoberflächenantenne mit passiver Verstimmschaltung und der vorliegenden Verbindungsvorrichtung. Die Oberflächenspulen in einer Magnetresonanzanlage müssen mit einer Verstimmschaltung bzw. einem Verstimmkreis verbunden sein, um bei einer Anregung des Untersuchungsobjektes durch die Hochfrequenzimpulse der Ganzkörperantenne zur Vermeidung von Störungen aus der Resonanz gebracht zu werden. Hierbei lassen sich sowohl passive wie auch aktive Verstimmschaltungen einsetzen. Im vorliegenden Beispiel ist die Oberflächenspule 5 mit einer passiven Verstimmschaltung 10 verbunden, die aus einer Spule und einem Kondensator sowie einer Diodenschaltung besteht. Die Dioden sprechen ab einer bestimmten an der Spule induzierten Spannung an und erzeugen dadurch eine Verstimmung der Oberflächenantenne 5 zu. Die Antenne 5 ist über ein Anpassungsnetzwerk 11 mit der Induktivität 3 des ersten Anschlusselementes verbunden. Dieses steht in induktiver Kopplung mit der Induktivität 4 des zweiten Anschlusselementes, das wiederum mit dem System 6 elektrisch verbunden ist. Die in der Figur mit den beiden Induktivitäten 3 und 4 angedeutete induktive Kopplung kann mit einer Verbindungsvorrichtung gemäß den Ausführungsbeispielen der Fig. 1 bis 3 erfolgen.
  • Eine derartige Ausgestaltung lässt sich sehr vorteilhaft in einer Magnetresonanzanlage einsetzen. Da die empfangenen Magnetresonanzsignale bereits auf einer Trägerfrequenz aufmoduliert sind, ist keine weitere Modulationsschaltung zwischen der Oberflächenspule 5 und der Induktivität 3 der Verbindungsvorrichtung erforderlich.
  • Fig. 6 zeigt schließlich ein weiteres Ausführungsbeispiel einer Magnetresonanzoberflächenantenne 5 mit der vorliegenden Verbindungsvorrichtung. Bei diesem Ausführungsbeispiel ist die Antenne 5 mit einer aktiven Verstimmschaltung versehen. Die aktive Verstimmschaltung wird durch ein von der Magnetresonanzanlage übertragenes Verstimmsignal gesteuert, das von einem Detektor 21 empfangen wird. Die Verstimmschaltung 10 besteht wiederum aus einem Kondensator und einer Spule. Die Oberflächenspule 5 ist in diesem Beispiel mit einem Verstärker 17 verbunden, der das empfangene Magnetresonanzsignal zusätzlich verstärkt. Das Signal wird auch bei diesem Beispiel über die Verbindungsvorrichtung mit zwei Induktivitäten 3, 4 zum System übertragen.
  • Auf der Seite des zweiten Anschlusselementes mit der Induktivität 4 sind in diesem Beispiel mehrere Frequenzmodulatoren mit zugehörigen Frequenzgeneratoren vorgesehen. Ein Modulator 12 dient hierbei der Modulation des Verstimmsignals für den Verstimmkreis 10 der Oberflächenspule 5 auf eine Trägerfrequenz. Ein weiterer Modulator 13 dient der Modulation von Signalen zur Erzeugung einer Versorgungsspannung über eine weitere Trägerfrequenz. Schließlich ist noch ein Demodulator 22 zur Extrahierung des Magnetresonanzsignals von einer Trägerfrequenz vorgesehen. Die Trägerfrequenzen mit den aufmodulierten Signalen werden über entsprechende Übertragungseinrichtungen (Mischer 14 bzw. 15) über die Induktivitäten 3, 4 der Verbindungsvorrichtung übertragen. Auf der Seite der Oberflächenspule 5 müssen dementsprechend Demodulationseinheiten 18 für die Extrahierung der Versorgungsspannung von der übertragenen Trägerfrequenz und 20 für die Extrahierung des Verstimmsignals vorgesehen sein. Weiterhin ist in der Figur ein Gleichrichter 19 zur Umsetzung der empfangenen Wechselspannung in eine Gleichspannung zu erkennen. Zur Übertragung des Magnetresonanzsignals kann ebenfalls ein Modulator 16 auf der Seite der Oberflächenspule 5 angeordnet sein.
  • Bei dieser Ausgestaltung können nicht nur die empfangenen Magnetresonanzsignale zum System übertragen, sondern auch Steuersignale und eine Spannungsversorgung durch Modulation auf eine HF-Frequenz vom System zur Oberflächenspule übertragen werden. Die Trägerfrequenzen für die Steuersignale und Spannungsversorgungen werden derart gewählt, dass deren Oberwellen außerhalb der auftretenden Magnetresonanz-Spektren sowie der im Signalpfad enthaltenen Zwischenfrequenzprodukte liegen. Derartige Zwischenfrequenzen treten beispielsweise bei 2,5 MHz auf. Die Übertragung selbst kann entweder über eine gemeinsame Koppelstrecke im Frequenzmultiplexverfahren erfolgen, falls die Signale verschiedene Frequenzbänder belegen, oder auch über getrennte Koppelstrecken durch Ausbildung getrennter Verbindungsvorrichtungen oder Verbindungsvorrichtungen mit mehreren voneinander unabhängigen Koppelinduktivitäten.

Claims (9)

1. Verbindungsvorrichtung für einen Sensor oder Aktor (5), insbesondere für Oberflächenantennen in Magnetresonanzanlagen, bestehend aus zwei lösbar miteinander verbindbaren Anschlusselementen (1, 2), von denen ein erstes Anschlusselement (1) einen ersten elektrischen Leiter (3) aufweist, der mit dem Sensor oder Aktor (5) verbunden ist, und ein zweites Anschlusselement (2) einen zweiten elektrischen Leiter (4) aufweist, der mit einer Auswerteeinheit (6) verbindbar ist, dadurch gekennzeichnet, dass der erste (3) und der zweite elektrische Leiter (4) in den Anschlusselementen (1, 2) als Induktivitäten ausgebildet sind, die bei einer Verbindung der beiden Anschlusselemente (1, 2) eine Signalübertragung durch induktive Kopplung ermöglichen.
2. Verbindungsvorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Induktivitäten Spulen oder Spulensysteme (3, 4) sind, die derart dimensioniert und in den Anschlusselementen (1, 2) angeordnet sind, dass sie durch die Verbindung der beiden Anschlusselemente (1, 2) koaxial ineinander geschoben werden.
3. Verbindungsvorrichtung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Spule oder das Spulensystem (3), das bei der Verbindung der beiden Anschlusselemente (1, 2) über die andere Spule oder das andere Spulensystem (4) geschoben wird, von einer HF-Abschirmung (8) umgeben ist.
4. Verbindungsvorrichtung nach Anspruch 2 oder 3, dadurch gekennzeichnet, dass jedes Spulensystem (3, 4) aus zwei in Reihe geschalteten Spulen (3a, 3b, 4a, 4b) identischer Dimensionierung besteht, die gegensinnige Wicklungen aufweisen.
5. Verbindungsvorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass ein verlustloses Anpassungsnetzwerk (11) zur Kompensation von Einfügungsverlusten bei der induktiven Kopplung mit den Induktivitäten (3, 4) verbunden ist.
6. Verbindungsvorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, dass eine Modulationsschaltung (12, 13) mit einem Frequenzgenerator zur Übertragung von Steuersignalen und/oder Signalen zur Erzeugung einer Versorgungsspannung durch Modulation auf eine Trägerfrequenz zwischen der Auswerteeinheit (6) und der Induktivität (4) des zweiten Anschlusselementes (2) und eine Demodulationsschaltung (18, 20) zur Extrahierung der empfangenen Steuersignale bzw. der Signale für die Spannungsversorgung zwischen dem Sensor (5) und der Induktivität (3) des ersten Anschlusselementes (1) vorgesehen sind.
7. Verbindungsvorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, dass die Anschlusselemente (I, 2) als Steckverbinder ausgestaltet sind.
8. Verbindungsvorrichtung nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, dass die Anschlusselemente (1, 2) als Stecker bzw. Buchse ausgebildet sind.
9. Verwendung einer Verbindungsvorrichtung gemäß einem oder mehreren der Ansprüche 1 bis 8 zum Betrieb eines Sensors (5), insbesondere von Oberflächenantennen, in einer Magnetresonanzanlage, wobei der Sensor (5) über die Verbindungsvorrichtung mit einer Auswerteeinheit (6) der Magnetresonanzanlage verbunden wird.
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