EP1273204B1 - Acoustic transducer for broad-band loudspeakers or headphones - Google Patents
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- EP1273204B1 EP1273204B1 EP01929489A EP01929489A EP1273204B1 EP 1273204 B1 EP1273204 B1 EP 1273204B1 EP 01929489 A EP01929489 A EP 01929489A EP 01929489 A EP01929489 A EP 01929489A EP 1273204 B1 EP1273204 B1 EP 1273204B1
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- magnetic resonance
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- H04R—LOUDSPEAKERS, MICROPHONES, GRAMOPHONE PICK-UPS OR LIKE ACOUSTIC ELECTROMECHANICAL TRANSDUCERS; DEAF-AID SETS; PUBLIC ADDRESS SYSTEMS
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- G—PHYSICS
- G10—MUSICAL INSTRUMENTS; ACOUSTICS
- G10K—SOUND-PRODUCING DEVICES; METHODS OR DEVICES FOR PROTECTING AGAINST, OR FOR DAMPING, NOISE OR OTHER ACOUSTIC WAVES IN GENERAL; ACOUSTICS NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
- G10K13/00—Cones, diaphragms, or the like, for emitting or receiving sound in general
Definitions
- the invention relates to an acoustic transducer for Broadband speakers or magnetless, electrodynamic Headphones for sound generation Use in a homogeneous and / or inhomogeneous magnetic field of a magnetic resonance tomograph.
- Brain performance and cardiac dysfunction are due to their high noise emissions in the low-frequency range only through passive measures can be met inadequately, in application and clinical distribution limited (magazine “British Journal of Radiology “, volume 1994, issue 67, Pages 413 to 415; Journal of "Radiology”, vintage 1994, Issue 191, pages 91 to 93 in connection with the "Recommendation of the Radiation Protection Commission, adopted in the 131st meeting on June 22, 1995 ", page 17).
- anti-noise represents a promising process for reduction of the noise emissions from MRI systems (magazine “Radiology”, 1989, issue 173, pages 549 to 550 and magazine “Proceedings of the Society of Magnetic Resonance "Volume 1995, Issue 2, page 1223) effective noise cancellation is for frequencies up to about 1 kHz but only possible if the anti-noise speaker a very small spatial distance from Noise source (the gradient tube inside the MRI magnets) and the anti-noise speaker has the acoustic Can reflect the field of interference.
- Noise source the gradient tube inside the MRI magnets
- Speakers previously designed for noise control directly in the tomograph which use the inhomogeneous portion of the magnetic field for electrodynamic coupling, are only suitable up to pitches of approx. 1 kHz due to their design and can also not be installed in the homogeneous area of the magnetic field (DE 197 27 657 C1 ).
- the displacement principle on which the invention is based has already been described elsewhere in particular by reducing the effective mass Formation of air pockets (DE 2003 950, US 4039044, US 4160883).
- the effective mass is determined by the use a membrane which is suitably driven and which air in the trained air pockets is displaced, reduced.
- the desired big relationship from width to depth of the air pockets the relatively small spatial expansion of the magnetic field limited.
- An essential aim of the invention is noise pollution through the MRI system during the examination to reduce.
- Sound insulation with passive systems e.g. earplugs
- Active systems existing from headphone system and soundproof capsules same damping and no psychoacoustic Effect weakening - on the contrary, loud music lowers it Sensitivity ("Noise Covering", effect enhancement) and the ability to communicate with music is called felt pleasant and increases comfort and lowers Dropout rate and the patient loses listening to music the sense of time is not.
- the soundproofing of the earmuffs is greatly reduced since the large membrane does not contain any insulation materials allows more on the ear-facing side and they are very problematic in terms of security.
- the combination of headphone system (capacity) and cable (Inductance) can cause damage if damaged Represent the resonant circuit, the radio frequency energy of the MRI transmitter records.
- the system would work with the usual Transmitting powers may quickly get very hot and there is a risk of burns.
- the invention has for its object an acoustic Converter for broadband speakers or headphones to create which in the magnetic field of a magnetic resonance tomograph can be used safely and reliably is high without interfering with imaging Quality requirements in a wide frequency range is enough, active noise abatement is made possible and simple and inexpensive to manufacture and in the form of implementation as headphones with an earmuff can be combined.
- the invention in the form of implementation as a loudspeaker the underlying problem is that the high noise levels effective MRI systems through active noise abatement can be lowered if a powerful Antisound generator in the gradient tube of the MRI system can be installed.
- a powerful Antisound generator in the gradient tube of the MRI system can be installed.
- the advantages achieved by the invention are that sound with defined properties in high Quality and high efficiency within the strong Magnetic field generated by a magnetic resonance tomograph can be. In addition to music and language, this also includes the generation of sound for active noise abatement, like they are not with hose line systems and others electrodynamic converters only in the inhomogeneous range of the magnetic field and in lower quality can be.
- Loudspeakers can be mounted anywhere in the magnetic resonance tomograph and thus optimally adapted to the respective purpose. This aspect is essential for use as an anti-noise speaker.
- the loudspeaker has a wide frequency band and in particular tones can be generated above a frequency of 1 kHz.
- the principle applied of a drive that acts uniformly and uniformly on all parts of the loudspeaker diaphragm ensures that the bending vibrations and distortions that occur with conventional, local cone drives do not occur.
- the use in a magnetic resonance tomograph enables a practically arbitrarily extended membrane due to the magnetic field which is spatially more extensive than the practical dimensions of the loudspeaker.
- the extremely low effective mass possible as a result leads to high efficiency and a uniform transmission behavior over wide frequency ranges.
- the use of a large membrane surface offers the possibility of effectively producing deep tones.
- a headphones can be used up to now unmatched ratio of pleat depth to pleat height will be realized.
- the effective mass of the transducer membrane is also very low here and the acoustic rigidity of the membrane very high and almost regardless of their mechanical properties.
- a large fold area enables the application of many electrically conductive elements arranged in parallel, preferably flat wires.
- the conductive elements are also electrically connected in parallel and thus result in a very low ohmic resistance of the arrangement.
- the electrical losses are minimized and there is no heat development in the individual elements. This considerably increases the operational safety and the lifespan of the sound generator.
- the arrangement has the advantage over the metal strips described (DE 2003 950) that only very low eddy currents can be generated in the conductive elements by the strong magnetic alternating fields generated by an MRI scanner with a frequency of up to 1500 Hz. This in turn prevents the conductive elements from heating up and in particular has no disruptive influences on the magnetic gradient fields of the magnetic resonance tomograph.
- the magnetic field strengths (up to 3T) of an MRI scanner which are atypical for acoustic transducers, impart a large driving force (Lorentz force) to the membrane firmly connected to them, even at low, auditory currents through the electrically conductive elements. This enables effective sound radiation even at low currents.
- the magnetic fields generated by these currents are correspondingly low and do not impair the homogeneity of the main field, which means that they have no disruptive influence on the imaging.
- Fig. 1a shows a possible embodiment in which the membrane 1, consisting of elastic, not or only weakly magnetic material, such as paper, nonwoven or plastic along an axis orthogonal or almost orthogonal to the magnetic field B of the magnetic resonance tomograph in one or more folds or waves is arranged, or a corresponding arrangement is formed by several movably connected individual membranes.
- the membrane 1 consisting of elastic, not or only weakly magnetic material, such as paper, nonwoven or plastic along an axis orthogonal or almost orthogonal to the magnetic field B of the magnetic resonance tomograph in one or more folds or waves is arranged, or a corresponding arrangement is formed by several movably connected individual membranes.
- one or more conductor tracks 2 are in each case connected to the membrane 1 flatly and firmly in such a way that the direction of the conductor tracks runs parallel or almost parallel to the folding or bending axes.
- FIG. 1b shows the arrangement shown in FIG. 1a when a current I flows through the conductor tracks 2.
- the external magnetic field B of the magnetic resonance tomograph transmits a deflecting force on the conductor tracks 2, the orientation of which is determined by the direction of the current flowing through.
- a conductor arrangement as described has the effect that the air pockets on one side of the folded or corrugated membrane surface 4 are narrowed by conductor tracks 2 moving towards one another, while the air pockets on the other side of the folded membrane are expanded.
- a hearing-frequency current leads to a simultaneous and common opening or closing of the air pockets on both sides of the folded or corrugated membrane 1.
- the pressure fluctuations caused by these movements within the swept air volume are emitted as sound waves on both sides perpendicular to the entire membrane surface.
- the efficiency of this arrangement is optimal if the magnetic field B of the magnetic resonance tomograph is oriented perpendicular to the folded or corrugated total membrane surface. Deviating from this geometry, be it due to the curvature or twisting of the entire arrangement or of parts thereof, reduces the efficiency without, however, questioning the functionality.
- a deviation from this geometry makes sense for headphones, be it by curving or twisting the entire arrangement or parts thereof.
- the efficiency of the sound generation is reduced and thus the radiated sound energy is reduced to the usual and safe values for headphones.
- the headphones can then be operated with an electrical power, as is usually provided by headphone outputs of audio devices.
- the membrane is inserted into the earmuffs in such a way that it is almost parallel to the main field of the MRI scanner when worn.
- the remaining space in the earmuffs is filled with acoustic insulation material so that passive attenuation is retained.
- Fig. 2a shows an embodiment in which the Membrane 1, along one to magnetic field B of the magnetic resonance tomograph parallel or almost parallel Axis arranged in one or more folds or waves is, or a corresponding arrangement by several single membranes movably connected to each other becomes.
- One or more flexible conductor tracks 2 are connected flatly and firmly to the membrane 1 in such a way that the direction of the conductor tracks 2 is orthogonal or almost orthogonal to the folding or bending axes 5 runs.
- the conductor tracks 2 fitted in this way are electrically connected in parallel.
- Fig. 2b shows the arrangement shown in Fig. 2a Flow of a current I through the conductor tracks 2.
- the external magnetic field B of the magnetic resonance tomograph imparts a deforming force on the conductor tracks 2, their orientation by the direction of the flowing Current is determined.
- a ladder arrangement as described causes the air pockets on a Side of the folded or corrugated membrane 1 narrowed be folded while those on the other side of the Membrane 1 air pockets are expanded.
- a hearing frequency current leads to a sense of the same direction and opening or closing the air pockets together on both sides of the folded or corrugated membrane 1.
- the pressure fluctuations caused by these movements within the swept air volume are sound waves on both sides perpendicular to the total membrane surface radiated.
- the efficiency of this The arrangement is optimal if the magnetic field B of the magnetic resonance tomograph perpendicular to the conductor tracks 2 is oriented. A deviation from this geometry is it by curving or twisting the entire assembly or parts thereof, reduces efficiency, without however the functionality in question to deliver.
- Fig. 3a shows the effective part of an embodiment (without holder), in which the membrane 1 along one to magnetic field B of the magnetic resonance tomograph orthogonal or almost orthogonal axis is arranged in one or more folds or waves, or a corresponding arrangement movable by several interconnected single membranes formed becomes.
- One or more serving as feed lines 2b Conductors become flat and solid with the membrane 1 connected that the direction of the ladder orthogonal or runs almost orthogonally to the folding or bending axes.
- one or more conductor tracks 2a flat and firmly connected to the membrane 1.
- the conductor tracks 2a are with the leads 2b on both sides of the formed by the membrane 1 air pocket electrically connected in parallel.
- the power must be supplied in such a way that one and the same electric current Conductor tracks 2a on opposite sides of the air pocket flows in the opposite orientation.
- FIG. 3b shows such an arrangement when a Current I represents one when current flows through the Conductor tracks 2 causes force mediated by magnetic field B, that the formed by the folded membrane 1 Air pocket is expanded or narrowed.
- a listening frequency Electricity causes within the swept air volume a pressure fluctuation in the same direction, which as Sound wave is emitted.
- the arrangement shown in Fig. 3a and 3b enables by applying multiple parallel more effective Conductor tracks 2a a large area and eddy current free Driving the membrane 1. Taking into account the Large spatial compared to the dimensions of a transducer Extension of the magnetic field B of the magnetic resonance tomograph, so is the execution of a converter with additionally increased efficiency possible because the efficiency determining ratio of air pocket width a to air pocket depth b (see Fig. 3c) by enlargement the depth b can be reduced.
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Abstract
Description
Die Erfindung betrifft einen akustischen Wandler für Breitband-Lautsprecher oder magnetlose, elektrodynamische Kopfhörer zur Schallerzeugung zur Verwendung im homogenen und/oder inhomogenen Magnetfeld eines Magnetresonanztomographen.The invention relates to an acoustic transducer for Broadband speakers or magnetless, electrodynamic Headphones for sound generation Use in a homogeneous and / or inhomogeneous magnetic field of a magnetic resonance tomograph.
Die Erzeugung von Schall, insbesondere mit streng definierten
Eigenschaften und in hoher Qualität wie z.B.
Musik, Sprache und Antischall, ist in Bereichen mit
starken Magnetfeldern problematisch, da herkömmliche
elektrodynamische Lautsprecher oder in Kopfhörern angeordnete
akustische Wandler in solchen Umgebungen starken
Kräften ausgesetzt sind und zusätzlich die auf dem
starken Magnetfeld beruhende Anwendung stören können.
Moderne Methoden der Kernspintomographie zur bildlichen
Darstellung von z. B. Hirnleistungs- und Herzfunktionsstörungen
sind durch ihre hohen Schallemissionen, denen
im niederfrequenten Bereich durch passive Maßnahmen nur
unzureichend begegnet werden kann, in Anwendung und
klinischer Verbreitung eingeschränkt (Zeitschrift "British
Journal of Radiology", Jahrgang 1994, Heft 67,
Seiten 413 bis 415; Zeitschrift "Radiology", Jahrgang
1994, Heft 191, Seiten 91 bis 93 in Verbindung mit der
"Empfehlung der Strahlenschutzkommission, verabschiedet
in der 131. Sitzung am 22. Juni 1995", Seite 17). Auch
unterhalb der gesetzlichen Grenzwerte stellen die
Schallemissionen eine Reduzierung von Patientenkomfort
und Kommunikationsmöglichkeiten und damit der Patientensicherheit
dar. Aktive Lärmbekämpfung ("Antischall")
stellt ein aussichtsreiches Verfahren zur Reduzierung
der Schallemissionen von MRT-Anlagen dar (Zeitschrift
"Radiology" Jahrgang 1989, Heft 173, Seiten 549 bis 550
und Zeitschrift "Proceedings of the Society of Magnetic
Resonance" Jahrgang 1995, Heft 2, Seite 1223). Eine
wirksame Störgeräuschauslöschung ist für Frequenzen bis
etwa 1 kHz aber nur möglich, wenn der Antischallautsprecher
einen sehr geringen räumlichen Abstand zur
Störgeräuschquelle (dem Gradientenrohr innerhalb des
MRT-Magneten) hat und der Antischallautsprecher das akustische
Feld der Störquelle spiegeln kann.The generation of sound, especially with strictly defined ones
Properties and in high quality such as
Music, speech and anti-sound is in areas with
strong magnetic fields are problematic since conventional
electrodynamic speakers or headphones
strong acoustic transducers in such environments
Are exposed to forces and additionally those on the
strong magnetic field based application can interfere.
Modern methods of magnetic resonance imaging for imaging
Representation of z. B. Brain performance and cardiac dysfunction
are due to their high noise emissions
in the low-frequency range only through passive measures
can be met inadequately, in application and
clinical distribution limited (magazine "British
Journal of Radiology ", volume 1994, issue 67,
Pages 413 to 415; Journal of "Radiology", vintage
1994, Issue 191, pages 91 to 93 in connection with the
"Recommendation of the Radiation Protection Commission, adopted
in the 131st meeting on June 22, 1995 ", page 17). Also
below the legal limits
Acoustic emissions reduce patient comfort
and communication options and thus patient safety
Active noise abatement ("anti-noise")
represents a promising process for reduction
of the noise emissions from MRI systems (magazine
"Radiology", 1989, issue 173, pages 549 to 550
and magazine "Proceedings of the Society of Magnetic
Resonance "Volume 1995,
Es ist bisher kein mit Magnetresonanztomographen kompatibler Schallerzeuger beschrieben worden, der diese Forderungen im ausreichenden Maße erfüllt.So far, it is not compatible with magnetic resonance imaging Sound generator has been described using this Requirements met to a sufficient extent.
Bisher für die Lärmbekämpfung unmittelbar im Tomographen
konzipierte Lautsprecher, welche den inhomogenen
Anteil des Magnetfeldes zur elektrodynamischen
Kopplung ausnutzen, sind bauartbedingt nur bis zu Tonhöhen
von ca. 1 kHz geeignet und können zudem nicht im
homogenen Bereich des Magnetfeldes installiert werden
(DE 197 27 657 C1).
Anordnungen zur Auslöschung von Schallwellen, basierend
auf dem Prinzip der Erzeugung eines um 180° phasenverschobenen
Signals, sind vielfach auch außerhalb der Magnetresonanztomographie
beschrieben worden (DE 195 28
888 A 1), können jedoch im Bereich der Magnetresonanztomographie
aufgrund der dort vorliegenden Gegebenheiten
nicht verwandt werden. Speakers previously designed for noise control directly in the tomograph, which use the inhomogeneous portion of the magnetic field for electrodynamic coupling, are only suitable up to pitches of approx. 1 kHz due to their design and can also not be installed in the homogeneous area of the magnetic field (DE 197 27 657 C1 ).
Arrangements for the extinction of sound waves, based on the principle of generating a signal that is phase-shifted by 180 °, have often been described outside of magnetic resonance tomography (DE 195 28 888 A 1), but cannot be used in the field of magnetic resonance tomography due to the circumstances there ,
Frühere Entwicklungen von Störgeräuschunterdrückungssystemen in der Magnetresonanztomographie beschränken sich auf die Störgräuschverminderung zur Verbesserung der Patientenüberwachung außerhalb des Magnetresonanztomographen, in einem vom Magnetresonanztomographen akustisch isolierten Kontrollraum. Hierbei wird zudem kein Antischall erzeugt, sondern ein durch Verwendung geeigneter adaptiver Filter um das Störsignal vermindertes Signal mit einem herkömmlichen Lautsprecher innerhalb des magnetfeldfreien Kontrollraumes ausgegeben (EP 0 655 730 A1).Previous developments in noise suppression systems restrict in magnetic resonance imaging relying on noise reduction to improve patient monitoring outside the magnetic resonance tomograph, in one by the magnetic resonance tomograph acoustically isolated control room. This will also no sound generated, but one by use suitable adaptive filter reduced by the interference signal Signal with a conventional speaker inside of the magnetic field-free control room (EP 0 655 730 A1).
Ein zur Verwendung innerhalb des homogenen Teils des Magnetfeldes eines Magnetresonanztomographen geeigneter elektrodynamischer Lautsprecher ohne eigenen Magneten unter Verwendung ferromagnetischer Feldinhomogenisierer sowie von Schlauchleitersystemen zur Weiterleitung des erzeugten Schalls ist bereits beschrieben worden (US 005 450 499 A). Dieser liefert jedoch aufgrund des verwendeten Schlauchleitersystems weder die zur Erzeugung von Antischall erforderlichen Schalldrücke über das benötigte Frequenzband in definierter Phasenlage, noch erlaubt die Verwendung von wesentlichen ferromagnetischen Bauteilen die unbedingt zu fordernde gefahrlose Handhabung in von Magnetfeldern durchdrungenen Räumen. Desweiteren entstehen bei Verwendung ferromagnetischer Bauteile innerhalb des ursprünglich homogenen Teils des Magnetfeldes durch die lokale Erzeugung nichtdefinierter Magnetfeldinhomogenitäten Interferenzen mit der Bildgebung.One for use within the homogeneous part of the Magnetic field of a magnetic resonance tomograph more suitable electrodynamic loudspeaker without its own magnet using ferromagnetic field inhomogenizers as well as hose line systems for forwarding the generated sound has already been described (US 005 450 499 A). However, this provides due to the used Hose system neither for generating Sound pressure required by anti-sound over the required Frequency band in a defined phase position, still allows the use of essential ferromagnetic Components that are absolutely essential to be demanded Handling in rooms penetrated by magnetic fields. Furthermore, when using ferromagnetic Components within the originally homogeneous part of the Magnetic field due to the local generation of undefined Magnetic field inhomogeneities interference with the Imaging.
Das auch der Erfindung zugrunde liegende Verdrängerprinzip wurde bereits an anderer Stelle beschrieben, insbesondere die Verringerung der wirksamen Masse durch Ausbildung von Lufttaschen (DE 2003 950, US 4039044, US 4160883). Die wirksame Masse wird durch den Einsatz einer Membran, welche geeignet angetrieben wird und die in den ausgebildeten Lufttaschen vorhandene Luft verdrängt, vermindert. Das angestrebte große Verhältnis von Breite zu Tiefe der Lufttaschen wird hierbei durch die relativ geringe räumliche Ausdehnung des Magnetfeldes begrenzt.The displacement principle on which the invention is based has already been described elsewhere in particular by reducing the effective mass Formation of air pockets (DE 2003 950, US 4039044, US 4160883). The effective mass is determined by the use a membrane which is suitably driven and which air in the trained air pockets is displaced, reduced. The desired big relationship from width to depth of the air pockets the relatively small spatial expansion of the magnetic field limited.
Neuere Lösungen betreffen die nähere Ausgestaltung der Membranen und der Magnete, benutzen jedoch sämtlichst eigene Magnete in Form von Polschuhen oder ähnlichem (US 591 28 63), ohne das Problem der räumlichen Ausdehnung und Erzeugung des Magnetfeldes zu lösen.Newer solutions concern the detailed design of the Membranes and the magnet, however, all use own magnets in the form of pole pieces or the like (US 591 28 63) without the problem of spatial expansion and to generate the magnetic field.
Ein wesentliches Ziel der Erfindung ist es, die Lärmbelästigung durch die MRT-Anlage während der Untersuchung zu reduzieren. Die Geräuschdämmung mit passiven Systemen (z.B.: Ohrstöpseln) ist psychoakustisch unwirksam, da das Gehör im vergleichbarem Masse zur erreichten Dämpfung empfindlicher reagiert. Aktive Systeme, bestehend aus Kopfhörersystem und Schallschutzkapseln, realisieren gleiche Dämpfung und keine psychoakustische Effektschwächung - im Gegenteil, laute Musik senkt die Empfindlichkeit ("Noise-Covering", Effektverstärkung) und die Kommunikationsmöglichkeit mit Musik wird als angenehm empfunden und erhöht den Komfort und senkt die Abbrecherquote und der Patient verliert beim Musikhören das Zeitgefühl nicht.An essential aim of the invention is noise pollution through the MRI system during the examination to reduce. Sound insulation with passive systems (e.g. earplugs) is psychoacoustically ineffective, because hearing is achieved to a comparable extent Damping reacts more sensitively. Active systems, existing from headphone system and soundproof capsules same damping and no psychoacoustic Effect weakening - on the contrary, loud music lowers it Sensitivity ("Noise Covering", effect enhancement) and the ability to communicate with music is called felt pleasant and increases comfort and lowers Dropout rate and the patient loses listening to music the sense of time is not.
Kombinierte Systeme aus Schallschutzkapseln und Kopfhörersystemen sind in der MRT bekannt und beschrieben. Es gibt verschiedene Systeme mit spezifischen Vor- und Nachteilen, beschrieben ist beispielsweise ein modifizierter Konuslautsprecher ohne eigenen Magneten als Kopfhörersystem. Dieses System ist robust und preiswert, es ist jedoch nicht fähig, tiefe Töne (unter 300 Hz) zu übertragen. Auch Systeme mit Piezo-Lautsprechern sind beschrieben, für diese Kombinationen gilt das oben gesagte, nur liegt hier die untere Grenzfrequenz noch höher (Bauart bedingt bei 500-800 Hz). Kombinationen mit elektrostatischen Kopfhörern sind ebenso beschrieben und kommerziell erhältlich. Diese Systeme weisen einen Frequenzgang auf, der ausreichend tief hinab reicht - ihre akustischen Eigenschaften sind sehr gut. Sie habe jedoch mehrere Nachteile. Insbesondere sind sie teuer, die Schalldämmung der Kapselgehörschützer wird stark reduziert, da die grosse Membran keine Dämmmaterialien auf der Ohr zugewandten Seite mehr zulässt und sie sind sicherheitstechnisch sehr problematisch. Die Kombination aus Kopfhörersystem (Kapazität) und Kabel (Induktivität) kann im Falle von Beschädigung einen Schwingkreis darstellen, der Hochfrequenzenergie des MRT-Senders aufnimmt. Das System würde bei den üblichen Sendeleistungen möglicherweise schnell sehr heiss und es besteht die Gefahr von Verbrennungen.Combined systems of soundproof capsules and headphone systems are known and described in the MRI. It are different systems with specific pre and Disadvantages, a modified is described for example Cone speaker without its own magnet as Headphone system. This system is robust and inexpensive, however, it is unable to produce low notes (below 300 Hz) to be transmitted. Also systems with piezo speakers are described, the above applies to these combinations said, but here is the lower cutoff frequency higher (due to design at 500-800 Hz). combinations with electrostatic headphones are also described and commercially available. These systems point a frequency response that is sufficiently deep is enough - their acoustic properties are very good. However, you have several disadvantages. In particular are they are expensive, the soundproofing of the earmuffs is greatly reduced since the large membrane does not contain any insulation materials allows more on the ear-facing side and they are very problematic in terms of security. The combination of headphone system (capacity) and cable (Inductance) can cause damage if damaged Represent the resonant circuit, the radio frequency energy of the MRI transmitter records. The system would work with the usual Transmitting powers may quickly get very hot and there is a risk of burns.
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, einen akustischen Wandler für Breitbandlautsprecher oder Kopfhörer zu schaffen, welcher im Magnetfeld eines Magnetresonanztomographen gefahrlos und zuverlässig einsetzbar ist, ohne mit der Bildgebung zu interferieren, hohen Qualitätsanforderungen in einem weiten Frequenzbereich genügt, eine aktive Lärmbekämpfung ermöglicht und einfach und preiswert herstellbar sowie in der Realisierungsform als Kopfhörer mit einem Kapselgehörschützer kombinierbar ist. The invention has for its object an acoustic Converter for broadband speakers or headphones to create which in the magnetic field of a magnetic resonance tomograph can be used safely and reliably is high without interfering with imaging Quality requirements in a wide frequency range is enough, active noise abatement is made possible and simple and inexpensive to manufacture and in the form of implementation as headphones with an earmuff can be combined.
Diese Aufgabe wird gelöst durch die Merkmale im Anspruch 1.This object is achieved by the features in the claim 1.
Zweckmäßige Ausgestaltungen der Erfindung sind in den Unteransprüchen enthalten.Useful embodiments of the invention are contained in the subclaims.
Der Erfindung in der Realisierungsform als Lautsprecher liegt das Problem zugrunde, dass die hohen Störschallpegel von MRT-Anlagen durch aktive Lärmbekämpfung wirkungsvoll gesenkt werden können, wenn ein leistungsstarker Antischallerzeuger im Gradientenrohr der MRT-Anlage installiert werden kann. Insbesondere muss hierbei dem Umstand Rechnung getragen werden, dass die Handhabung magnetischer Materialien in heutzutage zur Anwendung gelangenden Magnetfeldflussdichten (1 T bis 3 T im klinischen Betrieb) ein äußerst großes Gefahrenpotential darstellt.The invention in the form of implementation as a loudspeaker the underlying problem is that the high noise levels effective MRI systems through active noise abatement can be lowered if a powerful Antisound generator in the gradient tube of the MRI system can be installed. In particular, here the fact that the Handling magnetic materials in today's world Applied magnetic field flux densities (1 T to 3 T in clinical operation) an extremely high risk potential represents.
Die mit der Erfindung erzielten Vorteile bestehen darin, dass Schall mit definierten Eigenschaften in hoher Qualität und mit hohem Wirkungsgrad innerhalb des starken Magnetfeldes eines Magnetresonztomographen erzeugt werden kann. Dies umfasst neben Musik und Sprache auch die Erzeugung von Schall zur aktiven Lärmbekämpfung, wie sie mit Schlauchleitersystemen nicht und anderen elektrodynamischen Wandlern nur im inhomogenen Bereich des Magnetfeldes und in geringerer Qualität geleistet werden kann.The advantages achieved by the invention are that sound with defined properties in high Quality and high efficiency within the strong Magnetic field generated by a magnetic resonance tomograph can be. In addition to music and language, this also includes the generation of sound for active noise abatement, like they are not with hose line systems and others electrodynamic converters only in the inhomogeneous range of the magnetic field and in lower quality can be.
Die Vorteile von Faltmembranen werden besonders gut genutzt, wenn es gelingt, ein ausreichend grosses, ausreichend starkes und homogenes Magnetfeld, wie das eines Kernspintomografen, um die Membran herum aufzubauen.The advantages of folding membranes are used particularly well, if it succeeds, a big enough, enough strong and homogeneous magnetic field like one Magnetic resonance imaging to build up around the membrane.
Die Montage von Lautsprechern kann an beliebigen Stellen
innerhalb des Magnetresonanztomographen und damit
gemäß dem jeweiligen Zweck optimal angepasst erfolgen.
Für den Einsatz als Antischallautsprecher ist dieser
Aspekt wesentlich. Der Lautsprecher verfügt über ein
breites Frequenzband und es können insbesondere Töne
oberhalb einer Frequenz von 1 kHz erzeugt werden.
Gleichzeitig stellt das angewandte Prinzip eines
gleichmäßig und uniform auf sämtliche Teile der Lautsprechermembran
wirkenden Antriebes sicher, dass die
bei konventionellem, lokalem Konus-Antrieb auftretenden
Biegeschwingungen und Verzerrungen nicht auftreten.
Der Einsatz im Magnetresonanztomographen ermöglicht
aufgrund des im Vergleich zu praktischen Abmessungen
des Lautsprechers räumlich weiter ausgedehnten Magnetfeldes
eine praktisch beliebig ausgedehnte Membran. Die
hierdurch mögliche äußerst geringe wirksame Masse führt
zu hohem Wirkungsgrad und einem über weite Frequenzbereiche
gleichmäßigen Übertragungsverhalten. Gleichzeitig
ergibt sich durch den Einsatz einer großen Membranfläche
die Möglichkeit zur effektiven Erzeugung von
tiefen Tönen.Loudspeakers can be mounted anywhere in the magnetic resonance tomograph and thus optimally adapted to the respective purpose. This aspect is essential for use as an anti-noise speaker. The loudspeaker has a wide frequency band and in particular tones can be generated above a frequency of 1 kHz. At the same time, the principle applied of a drive that acts uniformly and uniformly on all parts of the loudspeaker diaphragm ensures that the bending vibrations and distortions that occur with conventional, local cone drives do not occur.
The use in a magnetic resonance tomograph enables a practically arbitrarily extended membrane due to the magnetic field which is spatially more extensive than the practical dimensions of the loudspeaker. The extremely low effective mass possible as a result leads to high efficiency and a uniform transmission behavior over wide frequency ranges. At the same time, the use of a large membrane surface offers the possibility of effectively producing deep tones.
Im Magnetresonanztomografen kann ein bisher unerreicht grosses Verhältnis von Faltentiefe zu Faltenhöhe realisiert werden. Die wirksame Masse der Lautsprechermembran wird dadurch sehr gering. So wird z.B. bei einer Faltentiefe von 200mm und einer Faltenhöhe von 10mm die wirksame Masse der Membran gegenüber der tatsächlichen Masse um den Faktor 420 verringert. Dies bedeutet wiederum, dass die akustische Steifigkeit der Membran sehr hoch und nahezu unabhängig von ihren mechanischen Eigenschaften wird. Das ermöglicht verzerrungsfreie Schallabstrahlung auch bei hohen Schalldrücken. Der Wirkungsgrad des Schallerzeugung wird ebenfalls erhöht, da die Verluste durch positive und negative Beschleunigung der wirksamen Membranmasse gering sind. In magnetic resonance imaging, one can be unrivaled large ratio of pleat depth to pleat height realized become. The effective mass of the speaker cone it becomes very small. For example, at a Pleat depth of 200mm and a pleat height of 10mm effective mass of the membrane compared to the actual Mass reduced by a factor of 420. This in turn means that the acoustic rigidity of the membrane is very high and almost independent of their mechanical properties becomes. This enables distortion-free Sound radiation even at high sound pressures. The Efficiency of sound generation is also increased since the losses due to positive and negative acceleration the effective membrane mass are low.
Gemäß der Erfindung kann auch bei Kopfhörern ein bisher unerreicht grosses Verhältnis von Faltentiefe zu Faltenhöhe realisiert werden. Die wirksame Masse der Wandlermembran wird auch hier dadurch sehr gering und die akustische Steifigkeit der Membran sehr hoch und nahezu unabhängig von ihren mechanischen Eigenschaften.According to the invention, a headphones can be used up to now unmatched ratio of pleat depth to pleat height will be realized. The effective mass of the transducer membrane is also very low here and the acoustic rigidity of the membrane very high and almost regardless of their mechanical properties.
Eine grosse Faltenfläche ermöglicht das Aufbringen vieler
parallel angeordneter, elektrisch leitender Elemente,
vorzugsweise flacher Drähte. Die leitenden Elemente
sind auch elektrisch parallel geschaltet und ergeben so
einen sehr geringen ohmschen Widerstand der Anordnung.
Die elektrischen Verluste werden dadurch minimiert und
es kommt zu keiner Wärmeentwicklung in den einzelnen
Elementen. Die Betriebssicherheit und die Lebensdauer
des Schallerzeugers werden dadurch erheblich vergrössert.
Weiterhin hat die Anordnung gegenüber den beschriebenen
Metallbändern (DE 2003 950) den Vorteil,
dass durch die bei der Bildgebung von einem Kernspintomographen
erzeugten starken magnetischen Wechselfelder
mit einer Frequenz bis zu 1500 Hz nur sehr geringe Wirbelströme
in den leitenden Elementen erzeugt werden
können. Dies verhindert wiederum eine Erwärmung der
leitenden Elemente und hat insbesondere keine störenden
Einflüsse auf die magnetischen Gradientenfelder des
Kernspintomografen.
Die für akustische Wandler untypisch grossen Magnetfeldstärken
(bis 3T) eines Kernspintomografen vermitteln
schon bei geringen, hörfrequenten Strömen durch
die elektrisch leitenden Elemente eine grosse Antriebskraft
(Lorentzkraft) auf die fest mit ihnen verbundene
Membran. Dies ermöglicht eine wirksame Schallabstrahlung
schon bei kleinen Stromstärken. Die von diesen
Strömen erzeugten Magnetfelder sind entsprechend gering
und beeinträchtigen die Homogenität des Hauptfeldes
nicht, dass heisst, sie haben keinen störenden Einfluss
auf die Bildgebung.A large fold area enables the application of many electrically conductive elements arranged in parallel, preferably flat wires. The conductive elements are also electrically connected in parallel and thus result in a very low ohmic resistance of the arrangement. The electrical losses are minimized and there is no heat development in the individual elements. This considerably increases the operational safety and the lifespan of the sound generator. Furthermore, the arrangement has the advantage over the metal strips described (DE 2003 950) that only very low eddy currents can be generated in the conductive elements by the strong magnetic alternating fields generated by an MRI scanner with a frequency of up to 1500 Hz. This in turn prevents the conductive elements from heating up and in particular has no disruptive influences on the magnetic gradient fields of the magnetic resonance tomograph.
The magnetic field strengths (up to 3T) of an MRI scanner, which are atypical for acoustic transducers, impart a large driving force (Lorentz force) to the membrane firmly connected to them, even at low, auditory currents through the electrically conductive elements. This enables effective sound radiation even at low currents. The magnetic fields generated by these currents are correspondingly low and do not impair the homogeneity of the main field, which means that they have no disruptive influence on the imaging.
Der vollständige Verzicht auf ferromagnetische Materialien ermöglicht die unter allen Umständen sichere Handhabung des Antischallautsprechers. Anderenfalls können ferromagnetische Teile geschoßartig in Richtung des Zentrums des permanenten Magnetfeldes beschleunigt werden. Es sind keinerlei Sicherungsmaßnahmen zur Beherrschung von ferromagnetischen Kräften in der Nähe von MRT-Magneten erforderlich.The complete absence of ferromagnetic materials enables safe handling under all circumstances of the anti-noise speaker. Otherwise you can ferromagnetic parts projectile in the direction of Center of the permanent magnetic field can be accelerated. There are no safeguards to control of ferromagnetic forces near MRI magnets required.
Einige Ausführungsbeispiele sind in den Zeichnungen dargestellt und werden im folgenden näher beschrieben.Some embodiments are in the drawings are shown and are described in more detail below.
Es zeigen
- Fig. 1a
- eine gefaltete Membran mit parallel zu den Faltachsen verlaufenden in Reihe geschalteten Leiterbahnen,
- Fig. 1b
- die Veränderung der Membran gemäß Fig. 1a bei Durchfluß eines Stromes durch die Leiterbahnen,
- Fig. 2a
- eine gefaltete Membran mit orthogonal zu den Faltachsen verlaufenden parallelgeschalteten Leiterbahnen,
- Fig. 2b
- die Veränderung der Membran gemäß Fig. 2a bei Durchfluß eines Stromes durch die Leiterbahnen,
- Fig. 3a
- eine Membran mit einem Leiterbahnenblock,
- Fig. 3b
- die Veränderung der Membran gemäß Fig. 3a bei Durchfluß eines Stromes durch die Leiterbahnen,
- Fig. 3c
- eine Darstellung des Verhältnisses von Lufttaschenweite zu Lufttaschentiefe.
- Fig. 1a
- a folded membrane with parallel interconnects running in parallel to the folding axes,
- Fig. 1b
- 1a the change in the membrane according to FIG. 1a when a current flows through the conductor tracks,
- Fig. 2a
- a folded membrane with parallel interconnects running orthogonally to the folding axes,
- Fig. 2b
- 2a the change in the membrane according to FIG. 2a when a current flows through the conductor tracks,
- Fig. 3a
- a membrane with a conductor block,
- Fig. 3b
- 3a the change in the membrane according to FIG. 3a when a current flows through the conductor tracks,
- Fig. 3c
- a representation of the ratio of air pocket width to air pocket depth.
Fig. 1a zeigt ein mögliches Ausführungsbeispiel, bei
welchem die Membran 1, bestehend aus elastischem, nicht
oder nur schwach magnetischem Material, z.B. Papier,
Vlies oder Kunststoff entlang einer zum Magnetfeld B
des Magnetresonanztomographens orthogonalen oder nahezu
orthogonalen Achse in eine oder mehrere Falten oder
Wellen angeordnet ist, bzw. eine entsprechende Anordnung
durch mehrere beweglich miteinander verbundene
Einzelmembranen gebildet wird. Entlang der solcherart
durch die Flächen 4 gebildeten Lufttaschen werden beiderseits
jeweils eine oder mehrere Leiterbahnen 2 flächig
und fest derart mit der Membran 1 verbunden, dass
die Richtung der Leiterbahnen parallel oder nahezu parallel
zu den Falt- bzw. Biegeachsen verläuft. Die Leiterbahnen
2 werden untereinander derart durch elektrische
Verbindungen 3 miteinander verschaltet, dass die
Leiterbahnen 2 an einander gegenüberliegenden Flächen 4
einer Lufttasche von ein und demselben elektrischen
Strom in entgegengesetzter Orientierung durchflossen
werden.
Fig. 1b zeigt die in Fig. 1a dargestellte Anordnung bei
Durchfluss eines Stromes I durch die Leiterbahnen 2.
Das äußere Magnetfeld B des Magnetresonanztomographen
vermittelt eine auslenkende Kraft auf die Leiterbahnen
2, dessen Orientierung durch die Richtung des durchfliessenden
Stromes bestimmt wird. Eine Leiteranordnung
wie beschrieben bewirkt, daß die Lufttaschen auf einer
Seite der gefalteten bzw. gewellten Membranfläche 4
durch sich auf einander zu bewegende Leiterbahnen 2
verengt werden, während die auf der anderen Seite der
gefalteten Membran befindlichen Lufttaschen geweitet
werden. Ein hörfrequenter Strom führt zu einem gleichsinnigen
und gemeinsamen Öffnen bzw. Schließen der
Lufttaschen auf beiden Seiten der gefalteten bzw. gewellten
Membran 1. Die durch diese Bewegungen hervorgerufenen
Druckschwankungen innerhalb des überstrichenen
Luftvolumens werden als Schallwelle beidseitig senkrecht
zur Membrangesamtfläche abgestrahlt. Der Wirkungsgrad
dieser Anordnung ist optimal, wenn das Magnetfeld
B des Magnetresonanztomographen senkrecht zur
gefalteten bzw. gewellten Membrangesamtfläche orientiert
ist. Ein Abweichen von dieser Geometrie, sei es
durch Krümmung oder Verdrehung der gesamten Anordnung
oder von Teilen hiervon verringert den Wirkungsgrad,
ohne jedoch die Funktionsfähigkeit in Frage zu stellen.Fig. 1a shows a possible embodiment in which the membrane 1, consisting of elastic, not or only weakly magnetic material, such as paper, nonwoven or plastic along an axis orthogonal or almost orthogonal to the magnetic field B of the magnetic resonance tomograph in one or more folds or waves is arranged, or a corresponding arrangement is formed by several movably connected individual membranes. Along the air pockets formed in this way by the
FIG. 1b shows the arrangement shown in FIG. 1a when a current I flows through the conductor tracks 2. The external magnetic field B of the magnetic resonance tomograph transmits a deflecting force on the conductor tracks 2, the orientation of which is determined by the direction of the current flowing through. A conductor arrangement as described has the effect that the air pockets on one side of the folded or
Für Kopfhörer ist ein Abweichen von dieser Geometrie,
sei es durch Krümmung oder Verdrehung der gesamten Anordnung
oder von Teilen hiervon sinnvoll. Der Wirkungsgrad
der Schallerzeugung wird verringert und somit die
abgestrahlte Schallenergie auf für Kopfhörer übliche
und gefahrlose Werte reduziert. Der Kopfhörer kann dann
mit einer elektrischen Leistung betrieben werden, wie
sie üblicherweise von Kopfhörerausgängen von Audiogeräten
zur Verfügung gestellt wird.
Die Membran wird in den Kapselgehörschützer so eingesetzt,
dass sie beim Tragen fast parallel zum Hauptfeld
des Kernspintomografen ausgerichtet ist. Der verbleibende
Platz im Kapselgehörschützer wird mit akustischem
Dämmmaterial gefüllt, so dass die passive Dämpfung erhalten
bleibt. A deviation from this geometry makes sense for headphones, be it by curving or twisting the entire arrangement or parts thereof. The efficiency of the sound generation is reduced and thus the radiated sound energy is reduced to the usual and safe values for headphones. The headphones can then be operated with an electrical power, as is usually provided by headphone outputs of audio devices.
The membrane is inserted into the earmuffs in such a way that it is almost parallel to the main field of the MRI scanner when worn. The remaining space in the earmuffs is filled with acoustic insulation material so that passive attenuation is retained.
Fig. 2a zeigt ein Ausführungsbeispiel, bei welchem die
Membran 1, entlang einer zum Magnetfeld B des Magnetresonanztomographens
parallelen oder nahezu parallelen
Achse in eine oder mehrere Falten oder Wellen angeordnet
ist, bzw. eine entsprechende Anordnung durch mehrere
beweglich miteinander verbundene Einzelmembranen gebildet
wird. Eine oder mehrere flexible Leiterbahnen 2
werden flächig und fest derart mit der Membran 1 verbunden,
dass die Richtung der Leiterbahnen 2 orthogonal
oder nahezu orthogonal zu den Falt- bzw. Biegeachsen 5
verläuft. Die solcherart angebrachten Leiterbahnen 2
werden elektrisch parallel geschaltet.Fig. 2a shows an embodiment in which the
Membrane 1, along one to magnetic field B of the magnetic resonance tomograph
parallel or almost parallel
Axis arranged in one or more folds or waves
is, or a corresponding arrangement by several
single membranes movably connected to each other
becomes. One or more
Fig. 2b zeigt die in Fig. 2a dargestellte Anordnung bei Durchfluss eines Stromes I durch die Leiterbahnen 2. Das äußere Magnetfeld B des Magnetresonanztomographen vermittelt eine deformierende Kraft auf die Leiterbahnen 2, deren Orientierung durch die Richtung des durchfliessenden Stromes bestimmt wird. Eine Leiteranordnung wie beschrieben bewirkt, daß die Lufttaschen auf einer Seite der gefalteten bzw. gewellten Membran 1 verengt werden, während die auf der anderen Seite der gefalteten Membran 1 befindlichen Lufttaschen geweitet werden. Ein hörfrequenter Strom führt zu einem gleichsinnigen und gemeinsamen Öffnen bzw. Schließen der Lufttaschen auf beiden Seiten der gefalteten bzw. gewellten Membran 1. Die durch diese Bewegungen hervorgerufenen Druckschwankungen innerhalb des überstrichenen Luftvolumens werden als Schallwelle beidseitig senkrecht zur Membrangesamtfläche abgestrahlt. Der Wirkungsgrad dieser Anordnung ist optimal, wenn das Magnetfeld B des Magnetresonanztomographen senkrecht zu den Leiterbahnen 2 orientiert ist. Ein Abweichen von dieser Geometrie, sei es durch Krümmung oder Verdrehung der gesamten Anordnung oder von Teilen hiervon verringert den Wirkungsgrad, ohne jedoch die Funktionsfähigkeit in Frage zu stellen.Fig. 2b shows the arrangement shown in Fig. 2a Flow of a current I through the conductor tracks 2. The external magnetic field B of the magnetic resonance tomograph imparts a deforming force on the conductor tracks 2, their orientation by the direction of the flowing Current is determined. A ladder arrangement as described causes the air pockets on a Side of the folded or corrugated membrane 1 narrowed be folded while those on the other side of the Membrane 1 air pockets are expanded. A hearing frequency current leads to a sense of the same direction and opening or closing the air pockets together on both sides of the folded or corrugated membrane 1. The pressure fluctuations caused by these movements within the swept air volume are sound waves on both sides perpendicular to the total membrane surface radiated. The efficiency of this The arrangement is optimal if the magnetic field B of the magnetic resonance tomograph perpendicular to the conductor tracks 2 is oriented. A deviation from this geometry is it by curving or twisting the entire assembly or parts thereof, reduces efficiency, without however the functionality in question to deliver.
Fig. 3a zeigt den wirksamen Teil eines Ausführungsbeispiels
(ohne Halterung), bei welchem die Membran 1 entlang
einer zum Magnetfeld B des Magnetresonanztomographen
orthogonalen oder nahezu orthogonalen Achse
in eine oder mehrere Falten oder Wellen angeordnet ist,
bzw. eine entsprechende Anordnung durch mehrere beweglich
miteinander verbundene Einzelmembranen gebildet
wird. Eine oder mehrere als Zuleitungen 2b dienende
Leiter werden flächig und fest derart mit der Membran 1
verbunden, dass die Richtung der Leiter orthogonal oder
nahezu orthogonal zu den Falt- bzw. Biegeachsen verläuft.
Zusätzlich werden parallel oder nahezu parallel
zur Faltachse und damit orthogonal oder nahezu orthogonal
zur Richtung des Magnetfeldes B des Magnetresonanztomographen
eine oder mehrere Leiterbahnen 2a flächig
und fest mit der Membran 1 verbunden. Die Leiterbahnen
2a werden mit den Zuleitungen 2b auf beiden Seiten der
durch die Membran 1 gebildeten Lufttasche elektrisch
parallel geschaltet. Die Stromzufuhr hat derart zu erfolgen,
dass ein und derselbe elektrische Strom die
Leiterbahnen 2a auf gegenüberliegenden Seiten der Lufttasche
in entgegengesetzter Orientierung durchfließt.Fig. 3a shows the effective part of an embodiment
(without holder), in which the membrane 1 along
one to magnetic field B of the magnetic resonance tomograph
orthogonal or almost orthogonal axis
is arranged in one or more folds or waves,
or a corresponding arrangement movable by several
interconnected single membranes formed
becomes. One or more serving as
Mehrere Leiterbahnen 2a sind mittels Zuleitungen 2b zu
Leiterbahnblöcken 6 zusammengeschaltet.Several conductor tracks 2a are closed by means of
Fig. 3b stellt eine solche Anordnung bei Durchfluss eines Stromes I dar. Eine bei Stromdurchfluss durch die Leiterbahnen 2 vom Magnetfeld B vermittelte Kraft bewirkt, dass die durch die gefaltete Membran 1 gebildete Lufttasche geweitet bzw. verengt wird. Ein hörfrequenter Strom verursacht innerhalb des überstrichenen Luftvolumens eine gleichsinnige Druckschwankung, welche als Schallwelle abgestrahlt wird.3b shows such an arrangement when a Current I represents one when current flows through the Conductor tracks 2 causes force mediated by magnetic field B, that the formed by the folded membrane 1 Air pocket is expanded or narrowed. A listening frequency Electricity causes within the swept air volume a pressure fluctuation in the same direction, which as Sound wave is emitted.
Die in Fig. 3a und 3b dargestellte Anordnung ermöglicht
durch die Aufbringung mehrerer paralleler wirksamer
Leiterbahnen 2a einen großflächigen und wirbelstromfreien
Antrieb der Membran 1. Berücksichtigt man die im
Vergleich zu den Abmessungen eines Wandlers große räumliche
Ausdehnung des Magnetfeldes B des Magnetresonanztomographen,
so ist die Ausführung eines Wandlers mit
zusätzlich erhöhtem Wirkungsgrad möglich, da das Wirkungsgrad
bestimmende Verhältnis von Lufttaschenweite a
zu Lufttaschentiefe b (s. Fig. 3c) durch Vergrößerung
der Tiefe b gesenkt werden kann.The arrangement shown in Fig. 3a and 3b enables
by applying multiple parallel more
Die Erfindung ist nicht beschränkt auf die hier beschriebenen Ausführungsbeispiele. Vielmehr ist es möglich, durch geeignete Kombination der genannten Mittel und Merkmale weitere Ausführungsvarianten zu realisieren, ohne den Rahmen der Erfindung zu verlassen.The invention is not limited to those described here Embodiments. Rather, it is possible by a suitable combination of the means mentioned and features to realize further design variants, without leaving the scope of the invention.
Claims (12)
- Acoustic transducer for broadband loudspeakers or headphones for sound generation and for use in a homogenous and/or inhomogeneous magnetic field of a magnetic resonance tomograph using Lorentz force,
characterized in that
sound generation takes place by one or more membranes (1) that form air pockets, whereby the membranes (1) consist of elastic, nonmagnetic or weakly magnetic material and are connected two-dimensionally and securely to printed conductors 2 on which a Lorentz force conveyed by the magnetic field of the magnetic resonance tomograph acts as a driving power when current flows. - Acoustic transducer according to claim 1, wherein the air pockets are formed by the surfaces (4) of the membranes (1), and the surfaces (4) are bordered by the fold or bending axes (5).
- Acoustic transducer according to claim 2, wherein the printed conductors (2) run parallel to the fold or bending axes (5) and are electrically connected in series.
- Acoustic transducer according to claim 2 or 3, wherein several printed conductors (2a) are interconnected by means of feed lines (2b) into a printed conductor block (6), and the printed conductor blocks (6) run parallel to the fold or bending axes (5).
- Acoustic transducer according to claim 2, wherein the printed conductors (2) run orthogonally or almost orthogonally to the fold or bending axes (5).
- Acoustic transducer according to claim 5, wherein several printed conductors (2) are electrically connected in parallel.
- Acoustic transducer according to claim 1, wherein to increase efficiency two or more membranes 1 are arranged such that deflection pointed in the opposite directions accomplishes displacement of a larger air volume.
- Acoustic transducer according to claim 1, wherein current flow through the printed conductors 2 takes place in an orientation which is opposite on alternating sides by folding up one of more membranes 1 and by attachment of the printed conductors 2 along the surfaces 4.
- Acoustic transducer according to claim 1, wherein the additional magnetic field which has built up in the vicinity of the loudspeaker is minimized by the compensatory arrangement of the printed conductors 2.
- Acoustic transducer in an implementation as a loudspeaker according to claim 1, wherein it is made as lining of the inside walls of the tomograph with folds (volume loudspeaker).
- Acoustic transducer in an implementation as a loudspeaker according to claim 1 for use as an antinoise loudspeaker.
- Acoustic transducer in an implementation as a loudspeaker according to claim 1 for use within part of a two-way intercom system, the part being located in the magnetic resonance tomograph.
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