NL1032324C2 - Werkwijze en inrichting voor het communiceren van signalen tussen gedeelten van een inrichting, die in relatieve beweging ten opzichte van elkaar zijn. - Google Patents

Description

Korte aanduiding: Werkwijze en inrichting voor het communiceren van signalen tussen gedeelten van een inrichting, die in relatieve beweging ten opzichte van elkaar zijn.

De uitvinding heeft in het algemeen betrekking op gegevenscom-municatie en meer in het bijzonder op gegevenscommunicatie over een bewegende koppeling, zoals bijvoorbeeld een roterend portaal van een computertomografie (CT) beeldvormingssysteem.

5 In enkele bekende CT-afbeeldingssysteemconfiguraties projec teert een röntgenstralingsbron een waaiervormige bundel, die gecolli-meerd wordt om binnen een X-Y vlak van een Carthesiaans coördinatensysteem te liggen en die in het algemeen als een "afbeeldingsvlak" wordt aangeduid. De röntgenstralingsbundel gaat door een af te beelden 10 voorwerp, zoals een patiënt. Na door het voorwerp te zijn afgezwakt treft de bundel een reeks van stralingsdetectoren. De intensiteit van de op de detectorreeks ontvangen afgezwakte stralingsbundel is afhankelijk van de door het voorwerp veroorzaakte verzwakking van een röntgenstralingsbundel. Elk detectorelement van de reeks produceert een 15 afzonderlijk elektrisch signaal, dat een maat van de bundelverzwakking op de detectorlocatie is. De resultaten van de verzwakkingsmetingen van alle detectoren worden gescheiden verworven om een doorlaatprofiel te produceren.

In CT-systemen van de derde generatie worden de röntgenstra-20 lingsbron en de detectorreeks met een portaal in het afbeeldingsvlak en rond het af te beelden voorwerp geroteerd, zodat de hoek, waaronder de röntgenstralingsbundel het voorwerp snijdt, constant verandert. Een groep van röntgenstralingverzwakkingsmetingen, d.w.z. projectiegege-vens, afkomstig van de detectorreeks bij één portaalhoek, wordt als 25 een "aanzicht" aangeduid. Een "aftasting" van het voorwerp bevat een reeks van onder verschillende portaalhoeken of kijkhoeken gemaakte aanzichten tijdens één omwenteling van de stralingsbron en de detector.

In een axiale aftasting worden de projectiegegevens bewerkt om 30 een beeld, dat correspondeert met een tweedimensionale plak van het voorwerp, te construeren. Eén werkwijze voor het reconstrueren van een beeld uit een reeks van projectiegegevens wordt in de techniek met de term gefilterde terugprojectietechniek aangeduid. Dit proces zet de verzwakkingsmetingen van een aftasting om in gehele getallen, "CT- 1 032 ^2 41 - 2 - getallen" of "Hounsfield-eenheden" genoemd, die worden gebruikt om de helderheid van een corresponderend pixel op een weergave-inrichting te regelen.

Om de totale aftasttijd te verminderen, kan een "schroefvormi-5 ge" aftasting worden uitgevoerd. Om een "schroefvormige" aftasting uit te voeren wordt de patiënt verplaatst terwijl de gegevens voor het voorgeschreven aantal plakken worden verworven. Een dergelijk systeem genereert een enkele schroeflijn uit een schroefvormige aftasting met een waaierbundel. De door de waaierbundel afgebeelde schroeflijn le-10 vert projectiegegevens op, waaruit beelden in elke voorgeschreven plak gereconstrueerd kunnen worden.

Reconstructiealgoritmen voor schroefvormige aftasting gebruiken typisch weegalgoritmen, die de verzamelde gegevens als een functie van de kijkhoek en detectorkanaalindex wegen. In het bijzonder worden de 15 gegevens voorafgaande aan een gefilterde-terugprojectieproces gewogen volgens een schroefvormige weegfactor, welke factor een functie van zowel de portaalhoek als de detectorhoek is. De gewogen gegevens worden vervolgens bewerkt om CT-getallen te genereren en een beeld, dat correspondeert met een uit het object genomen tweedimensionale plak, 20 te construeren.

Om de totale verwervingstijd verder te verminderen, is multi-plak-CT geïntroduceerd. In multi-plak-CT worden meerdere rijen projectiegegevens op enig tijdsmoment gelijktijdig verworven. Bij combinatie met de schroefvormige aftastmodus genereert het systeem een enkele 25 schroef van kegelbundelprojectiegegevens. Overeenkomstig het enkelvou-dige-plak schroefvormige weegschema kan een werkwijze worden verkregen om de weegfactor met de projectiegegevens te vermenigvuldigen voorafgaande aan het gefilterde-terugprojectiealgoritme.

In ten minste één bekend CT-beeldvormingssysteem gebruikt een 30 lage-snelheidscommunicatie tussen stationaire elektronica en roterende elektronica een stel van geleidende borstels, die een elektrische verbinding vanaf de stationaire zijde naar de roterende zijde mogelijk maken. Deze architectuur is eenvoudig en gemakkelijk te implementeren, omdat deze het mogelijk maakt dat ook vermogen wordt over-35 gedragen onder gebruikmaking van borstels en geleidende ringen.

De borstels zijn echter uiteindelijk versleten en dienen door onderhoudspersoneel te worden vervangen om een correct geleidingsver-mogen over de ring te waarborgen. Op borstels gebaseerde systemen vereisen ook regelmatig preventief onderhoud om stof als gevolg van - 3 - de geleidende-borstelwerking uit het systeem te verwijderen om het falen van communicatie en vermogensoverdracht te voorkomen.

Volgens één aspect verschaft de uitvinding daarom een beeld-vormingssysteem, dat is ingericht om een beeld van een object onder 5 gebruikmaking van een roterend portaal te verwerven en dat een stationair elektronisch systeem en een roterend elektronisch systeem, dat met het roterende portaal mee roteert, heeft. Het beeldvormings-systeem omvat verder een magnetisch gekoppelde draaitransformator met een magnetische kern, die zowel een stationair gedeelte als een rote-10 rend gedeelte heeft. Het roterende elektronische systeem is elektrisch en mechanisch gekoppeld aan het roterende gedeelte van de draaitransformator, en het stationaire elektronische systeem is elektrisch en mechanisch gekoppeld aan het stationaire gedeelte van de draaitransformator. Het roterende elektronische systeem en het stationaire elek-15 tronische systeem zijn ingericht om op draadloze wijze gegevens via de draaitransformator te communiceren.

Volgens een ander aspect verschaft de uitvinding een gegevens-overdrachtssysteem, omvattende een zender; een ontvanger; en een magnetisch gekoppelde draaitransformator met een eerste gedeelte en een 20 tweede gedeelte, die in beweegbare relatie met elkaar staan; waarin de zender elektrisch en mechanisch is gekoppeld aan het eerste gedeelte van de draaitransformator en de ontvanger elektrisch en mechanisch is gekoppeld aan het tweede gedeelte van de draaitransformator, en waarin de zender en de ontvanger zijn ingericht om op draadloze wijze gege-25 vens via de draaitransformator te communiceren, terwijl de eerste en de tweede gedeelten van de draaitransformator in relatieve draaibewe-ging zijn.

Volgens nog een ander aspect verschaft de uitvinding een werkwijze voor het overdragen van gegevens. De werkwijze omvat het elek-30 trisch en mechanisch koppelen van een eerste elektronisch systeem aan een eerste gedeelte van een magnetisch gekoppelde draaitransformator; het elektrisch en mechanisch koppelen van een tweede elektronisch systeem aan een tweede gedeelte van de draaitransformator. De werkwijze omvat verder het op draadloze wijze communiceren van gegevens tussen 35 de eerste en de tweede elektronische systemen via de draaitransforma-tor, terwijl de eerste en tweede gedeelten van de draaitransformator in relatieve beweging zijn.

Het zal dus duidelijk zijn, dat onderhouds- en reparatiekosten van slipringen in roterende systemen, zoals een CT-beeldvormingssys- -4.- teem, onder gebruikmaking van verschillende configuraties van de uitvinding kunnen worden gematigd. Configuraties van de uitvinding zijn bruikbaar in verschillende typen beeldvormingssystemen, zoals kernmag-netische-resonantie(NMR)beeldvormingssystemen en ultrageluidbeeldvor-5 mingssystemen. Configuraties van de uitvinding zijn ook bruikbaar in vele andere typen elektronische apparatuur (niet noodzakelijkerwijs beeldvormingssystemen) , waarin gegevens of gegevens en vermogen via een draaikoppeling dienen te worden overgedragen.

Fig. 1 is een schematische tekening van een configuratie van 10 een computertomografie(CT)beeldvormingssysteem, dat een draaiend portaal gebruikt.

Fig. 2 is een blokdiagram van het CT-beeldvormingssysteem van fig. 1.

Fig. 3 is een schematisch blokdiagram van een configuratie van 15 een contactloos communicatiesysteem.

Fig. 4 is een aanzicht van een doorsnedeplak van de draaitrans-formatorconfiguratie van fig. 3.

Fig. 5 is een aanzicht van één helft van de draaitransformator van fig. 4 volgens lijn 5-5 in fig. 4. Lijn 4-4 is illustratief voor 20 een plak, die wordt gebruikt om het aanzicht van de doorsnedeplak van fig. 4 te tonen.

Fig. 6 is een schematisch blokdiagram van een draaitransformator en bijbehorende elektronica, die is ingericht om zowel vermogen als gegevens via de draaitransformator over te dragen.

25 Fig. 7 is een aanzicht van een doorsnedeplak van een andere configuratie van de draaitransformator.

Fig. 8 is een aanzicht van één helft van de draaitransformator van fig. 7 volgens lijn 8-8 in fig. 7. Lijn 7-7 is illustratief voor een plak, die wordt gebruikt om het aanzicht van de doorsnedeplak van 30 fig. 7 te tonen.

Fig. 9 is een aanzicht van een doorsnedeplak van nog een andere configuratie van de draaitransformator.

Fig. 10 is een aanzicht van één helft van de draaitransformator van fig. 9 in een plak, die soortgelijk is aan die voor de transforma-35 tor van fig. 8.

Fig. 11 is een aanzicht van een doorsnedeplak van nog een andere configuratie van de draaitransformator.

- 5 -

Fig. 12 is een aanzicht van één helft van de draaitransformator van fig. 11 in een plak, die soortgelijk is aan die voor de transformator van fig. 8.

Zoals hierin gebruikt, dient een in enkelvoud vermelde en door 5 het woord "een" voorafgegaan element of stap niet opgevat te worden als meervoudsvormen daarvan uitsluitend, tenzij een dergelijke uitsluiting expliciet vermeld is. Verwijzingen naar "één uitvoeringsvorm" van de uitvinding zijn niet bedoeld om te worden opgevat als het bestaan van aanvullende uitvoeringsvormen, die ook de vermelde kenmerken 10 bevatten, uitsluitend.

Zoals hierin gebruikt, is de zinsnede "het reconstrueren van een beeld" niet bedoeld om uitvoeringsvormen van de uitvinding, waarin gegevens, die een beeld representeren, worden gegenereerd doch een zichtbaar beeld niet, uit te sluiten. Echter genereren vele uitvoe-15 ringsvormen (of zijn ingericht om te genereren) ten minste één zichtbaar beeld.

Er wordt nu verwezen naar fig. 1 en 2, waarin een multi-plak aftastend beeldvormingssysteem, bijvoorbeeld een computertomografie (CT) beeldvormingssysteem 10, is weergegeven en dit systeem bevat 20 een portaal 12, dat representatief is voor een "derde generatie" CT-beeldvormingssysteem. Het portaal 12 heeft een stralingsbron 14, bijvoorbeeld een röntgenbuis (hierin ook wel röntgenbron 14 genoemd), die een bundel 16 van röntgenstralen naar een detectorreeks 18 aan de tegenovergestelde zijde van het portaal 12 projecteert. De detectorreeks 25 18 wordt gevormd door een aantal detectorrijen (niet weergegeven), welke rijen een aantal detectorelementen 20 bevatten, welke elementen tezamen de geprojecteerde röntgenstralen, die door een object, zoals een medische patiënt 22 tussen de reeks 18 en de bron 14, heen gaan, waarnemen. Elk detectorelement 20 produceert een elektrisch signaal, 30 dat de intensiteit van een daarop invallende röntgenstralingsbundel representeert, en daardoor kan worden gebruikt om de verzwakking van de bundel bij doorgang door het object of de patiënt 22 te schatten. Tijdens een aftasting voor het verwerven van röntgenstralingsprojec-tiegegevens, draaien het portaal 12 en de daarop gemonteerde componen-35 ten rond een rotatiecentrum 24. Fig. 2 toont slechts een enkele rij van detectorelementen 20 (d.w.z., een detectorrij). Een meerplaks detectorreeks 18 bevat echter een aantal evenwijdige detectorrijen van detectorelementen 20, zodat met een aantal quasi-evenwijdige of even- - 6 - wijdige plakken corresponderende projectiegegevens tijdens een aftasting gelijktijdig worden verworven.

De rotatie van componenten op het portaal 12 en de werking van de röntgenstralingsbron 14 worden bestuurd door een stuurmechanisme 26 5 van het CT-beeldvormingssysteem 10. Het stuurmechanisme 26 bevat een röntgenstralingsbesturing 28, die energie en tijdbepalingssignalen aan de röntgenstralingsbron 14 verschaft, en een portaalmotorbesturing 30, die de draaisnelheid en de positie van het portaal 12 bestuurt. . Een gegevensverwervingssysteem (DAS) 32 in het stuurmechanisme 26 bemon-10 stert de van de detectorelementen 20 afkomstige analoge gegevens en zet de gegevens om in digitale signalen voor daaropvolgende verwerking. Een beeldreconstructie-element 34 ontvangt de bemonsterde en gedigitaliseerde röntgenstralingsgegevens van DAS 32 en voert een hoge-snelheid beeldreconstructie uit. Het gereconstrueerde beeld wordt 15 toegevoerd als een invoer aan een computer 36, die het beeld in een massa-opslaginrichting 38 opslaat. Het beeldreconstructieorgaan 34 kan gespecialiseerde apparatuur of op de computer 36 werkende computerprogramma's zijn.

De computer 36 ontvangt ook commando's en aftastparameters van 20 een bediener via een console 40, dat een toetsenbord heeft. Een bijbehorende kathodestraalbuisweergave, vloeibaar-kristalweergave, plasma-weergave, of andere geschikte weergave 42 maakt het voor de bediener mogelijk om het gereconstrueerde beeld en andere van de computer 36 afkomstige gegevens te observeren. De door de bediener geleverde com-25 mando's en parameters worden door de computer 36 gebruikt om stuursignalen en informatie aan DAS 32, de röntgenstralingsbesturing 28 en de portaalmotorbesturing 30 te verschaffen. Bovendien stuurt de computer 36 een tafelmotorbesturing 44 aan, welke besturing een gemotoriseerde tafel 46 bestuurt om een patiënt 22 in het portaal 12 te positioneren. 30 In het bijzonder beweegt de tafel 46 delen van de patiënt 22 door een portaalopening 48 heen.

Vanwege de rotatie van het portaal 12 dienen elektronische signalen en/of vermogen tussen componenten op het bewegende portaal 12 en een stationair gedeelte van het beeldvormingssysteem 10 te wor-35 den gekoppeld. Door de detectorarray 18 op het roterende portaal 12 gegenereerde gegevens dienen bijvoorbeeld elektronisch te worden overgedragen aan DAS 32, dat in een stationair gedeelte van het beeldvormingssysteem 10 is gelegen tijdens de rotatie van het portaal 12. Gelijktijdig dient vermogen van een vermogensvoeding (niet weergegeven - 7 - in fig. 1 en 2), die in een stationair gedeelte van het beeldvormings-systeem 10 is gelegen, aan de stralingsbron 14 te worden overgedragen, zodat deze bron straling 16 kan genereren terwijl het portaal 12 roteert.

5 Om onderhouds- en reparatiekosten van slipringen in beeldvor- mingssystemen, zoals CT-beeldvormingssystemen 10 te matigen, is in sommige configuraties van de uitvinding en verwijzend naar fig. 3 een contactloos communicatiesysteem 100 verschaft. Meer in het bijzonder worden de gegevens onder gebruikmaking van een zender 106 en een ont-10 vanger 108 via een draaitransformator 102 met een tussenruimte 104 overgedragen. In sommige configuraties is de tussenruimte 104 een luchttussenruimte (beter waar te nemen in fig. 4) tussen delen 127, 128 van een magnetische kern 126 van de transformator 102. Communicatie is verschaft tussen een stationair elektronisch systeem 110 en een 15 roterend elektronisch systeem 112. De communicatie kan een eenwegscom-municatie zijn, zoals in de in fig. 3 getoonde richting, of kan in de tegengestelde richting plaatsvinden (door middel van het omkeren van de posities van de zender 106 en de ontvanger 108. Tweerichtingscommunicatie is ook mogelijk door aan beide zijden van de transformator 102 20 zendontvangers te gebruiken. In sommige configuraties is de zender 106 bijvoorbeeld een gedeelte van een zendontvanger en is de ontvanger 108 een gedeelte van een andere, afzonderlijke zendontvanger. Zonder verlies van algemeenheid, zal het dus voldoende zijn om hierin een een-wegsgegevensoverdrachtssysteem te beschrijven. Het zal ook duidelijk 25 zijn, dat de aanduiding "stationair" en "roterend" enigszins arbitrair is, aangezien beweging relatief is en in sommige configuraties hoeft er geen voorkeurs stationair referentieframe te zijn. In dergelijke configuraties kan elke zijde worden opgevat als bewegend ten opzichte van de andere zijde, en het kan gemakkelijk zijn om naar de elektroni-30 sche systemen 110 en 112 als "eerste" en "tweede" elektronische systemen te verwijzen, in welke volgorde het ook maar gemakkelijk is. In configuraties, waarin de draaitransforma tor 102 op een portaal van een CT-beeldvormingssysteem 10 is gemonteerd, kan het gunstiger zijn om de vloer, die het beeldvormingssysteem 10 ondersteunt, als een stationair 35 referentieframe toe te passen.

In sommige configuraties van de uitvinding en verwijzend naar fig. 3, bevat de zender 106 een modulator 114 (zoals een radiofrequen-tiemodulator), die een gegevensstroom op een dragerfrequentie moduleert om overdracht via de draaitransformator 102 te vergemakkelijken.

- 8 -

In sommige configuraties is de gegevensstroom bijvoorbeeld een 2,5 Mbaud gegevensstroom, die op een 10 MHz sinusgolf amplitude-gemoduleerd wordt. Het gemoduleerde signaal wordt over een luchttussenruimte 104 (het best te zien in fig. 4) van de transformator 102 toe-5 gevoerd aan de ontvanger 108, die een demodulator 119 bevat om de gegevensstroom terug te winnen. In sommige configuraties is de demodulator 119 een volle-golfgelijkrichter, die is ingericht om de oorspronkelijke gegevens te demoduleren. De gegevens worden via de transformator 102 gecommuniceerd terwijl de transformator 102 roteert.

10 In verschillende configuraties worden één of meer andere vormen van modulatie gebruikt in plaats van of in aanvulling op amplitudemo-dulatie. Een niet-uitputtende lijst van dergelijke andere vormen van modulatie bevat frequentiemodulatie, faseverschuivingsversleuteling, frequentieverschuivingsversleuteling, pulsbreedtemodulatie en ver-15 schillende combinaties daarvan. In sommige configuraties wordt ook de dragerfrequentie in fase gebracht met de gegevens in de zender 106 om golfvormjitter in de ontvanger 108 te minimaliseren.

Er wordt nu verwezen naar fig. 3, 4 en 5, waarin een draai-transformator 102 de met de gegevensstroom gemoduleerde dragerfrequen-20 tie via een luchtruimte 104 toevoert om gegevens via de magnetisch gekoppelde draaitransformator 102 draadloos te communiceren terwijl de windingen 118, 120 (die een primaire winding en een secundaire winding representeren) in staat worden gesteld ten opzichte van elkaar te bewegen. Bijvoorbeeld roteert een ring 122 in een in fig. 5 weergegeven 25 richting R, welke ring een eerste winding 118 en een magnetisch kerngedeelte 127 met zich meeneemt, terwijl een ring 124 en daardoor een tweede winding 122 stationair blijft.

In sommige configuraties omvat de draaitransformator 102 een paar van kunststof of andere niet-geleidende ringen 122, 124, die door 30 een luchttussenruimte 104 van elkaar zijn gescheiden. In sommige configuraties zijn de ringen 122, 124 groot genoeg om een patiënt 122, zoals de in fig. 1 weergegeven patiënt, te omringen, maar dit behoeft niet zo te zijn in alle configuraties. Een magnetische kern 126, zoals een ferrietkern, is ingebed in de kunststofringen 122 en 124. Eén deel 35 of gedeelte 127 van de magnetische kern 126 is ingebed in de kunst-stofring 122 en een tegenoverliggend deel of gedeelte 128 van de magnetische kern 126 is ingebed in de kunststofring 124. De delen 127, 128 van de magnetische kern 126 zijn elk cirkelvormig en hebben een dwarsdoorsnede, die inbedding van ten minste één geleidende winding - 9 - (bijv. een koperwinding) 118 of 120 mogelijk maakt. De delen 127, 128 van de magnetische kern hebben bijvoorbeeld een C-vormige dwarsdoorsnede, zoals weergegeven, of een E-vormige dwarsdoorsnede. De winding 118 of 120 is in het concave deel van de C-vormige (of E-vormige) 5 dwarsdoorsnede gewikkeld. Einden 134, 136 van de winding 118 verlaten het deel 127 van de magnetische kern en de ring 122, zoals weergegeven in fig. 5. De ring 124 is op overeenkomstige wijze geconstrueerd met het kerndeel 128 en de winding 120. In sommige configuraties zijn gaten en/of kanalen (niet weergegeven in fig. 5) verschaft in de delen 10 van de magnetische kern en/of de kunststofringen om plaatsing van de einden van de windingen te vergemakkelijken.

Zoals hierboven is aangegeven, kunnen de aanduidingen "roterend" en "stationair" enigszins willekeurig worden opgevat, doordat in sommige configuraties (en wanneer sommige configuraties van de trans-15 formator 102 op zichzelf worden beschouwd), het gunstiger is om aanduidingen te gebruiken, die expliciet de relatieve aard van de beweging herkennen. In sommige configuraties kan er echter op bruikbare wijze worden gezegd, dat het kerndeel 127 en de winding 118 een roterend gedeelte van de magnetisch gekoppelde draaitransformator 102 om-20 vatten en dat het kerndeel 128 en de winding 120 het stationaire gedeelte van de magnetisch gekoppelde draaitransformator 102 omvatten. Het kan eveneens gemakkelijk zijn om naar de transformator 102 te verwijzen als een eerste magnetisch kerngedeelte 127 en een tweede magnetisch kerngedeelte 128 bevattende, waarbij deze gedeelten ten opzichte 25 van elkaar een beweegbare relatie hebben. In deze gevallen kan er worden gezegd, dat de eerste en tweede kerngedeelten 127 respectievelijk 128 bij gebruik in relatieve beweging zijn.

In sommige configuraties van de uitvinding is het stationaire elektronische systeem 110 mechanisch en elektrisch gekoppeld aan een 30 stationair gedeelte 103 van de transformator 102. Het stationaire elektronische systeem 110 omvat bijvoorbeeld een stationair gedeelte van de elektronica van het beeldvormingssysteem 10, en het stationaire gedeelte 103 van de transformator 102 en het stationaire gedeelte van de elektronica van het beeldvormingssysteem 10 zijn beide mechanisch 35 gekoppeld aan de basis van het beeldvormingssysteem 10. Het roterende elektronische systeem 112 is mechanisch en elektrisch gekoppeld aan een roterend gedeelte 105 van de transformator 102. Het roterende elektronische systeem 112 is bijvoorbeeld mechanisch gekoppeld aan het portaal 12 van het beeldvormingssysteem 10, dat ook mechanisch is ge- - 10 - koppeld aan het roterende gedeelte 105 van de transformator 102. In sommige configuraties worden gegevens overgedragen of kunnen gegevens worden overgedragen vanaf het roterende elektronische systeem 112 via de transformator 102 naar het stationaire elektronische systeem 110 5 terwijl het stationaire gedeelte 103 en het roterende gedeelte 105 in relatieve beweging zijn. (De uitvinding sluit configuraties, waarin gegevens worden of kunnen worden overgedragen terwijl de gedeelten 103 en 105 niet in relatieve beweging zijn, niet uit.) In sommige configuraties, zoals deze is weergegeven in fig. 3, is het roterende elektro-10 nische systeem 112 elektrisch en mechanisch gekoppeld aan de zender 106, welke zender zelf elektrisch en mechanisch is gekoppeld aan het roterende gedeelte 105 van de transformator 102. Op overeenkomstige wijze is het stationaire elektronische systeem 110 elektrisch en mechanisch gekoppeld aan de ontvanger 108, welke ontvanger zelf elek-15 trisch en mechanisch is gekoppeld aan het stationaire gedeelte 103 van de transformator 102. De uitvinding beperkt de overdracht echter niet tot een enkele richting noch exclusief tot de in fig. 3 weergegeven richting. Bovendien kan een ander referentieframe dan in dit voorbeeld voor de bewegingsaanduidingen, worden gebruikt, in welk geval ver-20 schillende bewegingsaanduidingen kunnen worden toegepast op de verschil 1 ende componenten.

In sommige configuraties en verwijzend naar fig. 6, deelt een voor gegevensoverdracht gebruikte draaitransformator 102 zijn magnetische kern 126 met een vermogensoverdrachtssysteem, dat bijvoorbeeld 25 een vermogensinverteerder 142 en een vermogensgelijkrichter 144 omvat. Bijvoorbeeld zijn twee windingen 118, 138 en 120, 140 op de kerngedeelten 127 respectievelijk 128 aanwezig. De windingen 118 en 120 zijn geconfigureerd om gegevens over te dragen, zoals in de door fig. 3 gerepresenteerde verschillende configuraties, terwijl de windingen 138 30 en 140 zijn geconfigureerd om vermogen over te dragen vanaf een vermo-gensvoeding of inverteerder 142 over de luchttussenruimte 104 heen naar een vermogensgelijkrichter 144. In vele configuraties wordt vermogen overgedragen bij een aanzienlijk andere frequentie dan de dra-gerfrequentie, waarop de gegevens worden gemoduleerd. In sommige con-35 figuraties wordt vermogen bijvoorbeeld overgedragen bij een lagere AC-frequentie (slechts bij wijze van niet-uitputtend voorbeeld, 100 kHz of bij een frequentie van minder dan 200 kHz). Gegevens worden overgedragen bij een hogere dragerfrequentie (slechts bij wijze van niet-uitputtend voorbeeld, 10 MHz of een frequentie groter dan 5 MHz of een - 11 - frequentie groter dan 1 MHz). Een op de gegevenswindingen 118 en 120 aangelegde vermogenscomponent kan dus worden verwijderd of verminderd onder gebruikmaking van ten minste één hoogdoorlaat- of banddoorlaat-filter 148 of hoogdoorlaat- of banddoorlaatfilters 146 en 148, weerge-5 geven in fig. 3. In andere configuraties is het mogelijk dat de dra-gerfrequentie lager dan of gelijk aan de vermogensfrequentie is. De voor vermogen en RF-drager gebruikte frequenties en het ontwerp van filters 146 en 148, indien toegepast, kunnen dus aan een schakelings-ontwerper als ontwerpkeuzen worden overgelaten.

10 In sommige configuraties verschillen de AC-vermogensfrequentie en de gegevensdragerfrequentie bijvoorbeeld met ten minste twee groot-teorden (lOOx) of in andere configuraties met ten minste één grootte-orde (10x), teneinde daardoor het ontwerp van de filters 146 en 148 te vereenvoudigen. Gebruikmakend van complexere modulatietechnieken, zo-15 als kwadratuurmodulatie, en ten koste van een toegenomen schakelings-complexiteit, dragen sommige configuraties van de uitvinding gegevens over onder gebruikmaking van een dragerfrequentie, die gelijk is aan of zeer dicht ligt bij de vermogensfrequentie.

In sommige configuraties en verwijzend naar fig. 7 en 8, zijn 20 de windingen 118 en 138 beide gewikkeld binnen het kerngedeelte 127 en zijn de windingen 132 en 140 gewikkeld binnen het kerngedeelte 128. Omdat afzonderlijke windingen worden gebruikt, hebben de kerngedeelten 127 en 128 in sommige configuraties E-vormige dwarsdoorsneden, waarbij de vermogens- en de gegevenswindingen van elkaar zijn gescheiden in 25 verschillende groeven van de "E”, hoewel deze configuraties niet in fig. 7 en 8 zijn getoond. In sommige configuraties zijn gaten en/of kanalen (niet weergegeven in fig. 8) verschaft in de magnetische kerndelen en/of de kunststofringen om plaatsing van de einden van de windingen te vergemakkelijken.

30 In sommige configuraties en verwijzend naar fig. 9 en 10, zijn de kerngedeelten 127 en 128 voorzien van E-vormige dwarsdoorsneden. De kerngedeelten 127 en 128 omvatten bijvoorbeeld sterk magnetisch permeabel materiaal, zoals ferriet. De winding 118 (en op overeenkomstige wijze, de winding 120) treedt een groef in het E-vormige kerngedeelte 35 127 binnen (en op overeenkomstige wijze treedt de winding 120 een groef in het E-vormige kerngedeelte 128 binnen), doorloopt de omtrek van het kerngedeelte 127, steekt over naar de andere groef en doorloopt de omtrek terug naar de ingang. Door gebruik te maken van E-vormige kerngedeelten en windingen, zoals weergegeven, kunnen magnetische - 12 - en elektrische strooivelden worden gereduceerd, teneinde daardoor uitgestraalde emissies en koppeling met andere kanalen in een meerka-naalssysteem (niet weergegeven) te reduceren. Hoewel slechts één wikkeling is weergegeven, kunnen meerdere draadwikkelingen op een E-vor-5 mig kerngedeelte worden gebruikt. In sommige configuraties zijn een aantal windingen in een E-vormige kern geplaatst om vermogen bij een lagere frequentie over te dragen.

In sommige configuraties en verwijzend naar fig. 11 en 12, wordt een aantal kerngedeelten 127, 227 gebruikt in ring 122 en wordt 10 een aantal kerngedeelten 128, 228 gebruikt in ring 124. Het kerngedeelte 127 bevat een winding 138, die vermogen aan een corresponderende winding 140 in het kerngedeelte 128 overdraagt voor het leveren van vermogen aan componenten aan de roterende zijde van de transformator 102. Het kerngedeelte 227 bevat een winding 118, die vermogen aan een 15 winding 120 in het kerngedeelte 228 overdraagt. Het aan de winding 118 toegevoerde vermogen wordt aan- en uitgeschakeld en toegevoerd aan röntgenbron 14, die dienovereenkomstig aan- en uitschakelt.

Verwijzend naar fig. 1 tot 12 verschaffen sommige configuraties van de uitvinding dus een beeldvormingssysteem 10, dat is ingericht om 20 onder gebruikmaking van een roterend portaal 12 een beeld van een object 22 te verwerven. Het beeldvormingssysteem 10 is bijvoorbeeld een computertomografie(CT)beeldvormingssysteem 10, maar is in andere configuraties een ander type beeldvormingssysteem, zoals een magnetische-resonantie (MR) beeldvormingssysteem of ultrageluidbeeldvormingssysteem. 25 Het beeldvormingssysteem 10 heeft een stationair elektronisch systeem 110 (omvattende bijvoorbeeld DAS 32) en een roterend elektronisch systeem 112 (omvattende bijvoorbeeld detectorarray 18). Het roterende elektronische systeem 112 roteert met het portaal 12 mee. Het beeldvormingssysteem 10 bevat verder een magnetisch gekoppelde draaitrans-30 formator 102, die ringen 122 en 124 omvat. In sommige configuraties hebben de ringen 122 en 124 inwendige diameters, die groter zijn dan de portaalopening 48 en die concentrisch zijn met het portaal 12, zodat de ring 122 met het portaal 12 mee roteert en de ring 124 stationair is ten opzichte van het referentieframe van fig. 1. Een tussen-35 ruimte 104 (die een luchttussenruimte of een een niet-magnetisch materiaal bevattende tussenruimte kan zijn) scheidt de ringen 122 en 124 van elkaar. De detectorarray 18 en daardoor het roterende elektronische systeem 112 is (direct of indirect) mechanisch en elektrisch gekoppeld aan een roterend gedeelte 105 van de transformator 102. Het - 13 - stationaire elektronische systeem is (direct of indirect) mechanisch en elektrisch gekoppeld aan een stationair gedeelte 103 van de transformator 102. Tussen de elektronische systemen 110 en 112 draadloos over de draaitransformator 102 overgedragen gegevens omvatten van de 5 detectorarray 18 afkomstige gegevens.

In sommige configuraties wordt ten minste één radiofrequentie-modulator 114 verschaft. De radiofrequentiemodulator 114 is elektrisch en mechanisch gekoppeld aan het roterende gedeelte 105 van de transformator 102. Ten minste één radiofrequentiedemodulator 118 is ver-10 schaft, welke demodulator elektrisch en mechanisch is gekoppeld aan het stationaire gedeelte 103 van de transformator 102. De radiofrequentiemodulator 114 is ingericht om van het roterende elektronische systeem 112 afkomstige gegevens op een dragerfrequentie te moduleren en de radiofrequentiedemodulator 118 is ingericht om de dragerfrequen-15 tie te demoduleren om de gegevens voor het stationaire elektronische systeem 110 terug te winnen, bijvoorbeeld om een beeld van een object 22 te reconstrueren, zoals in fig. 3. Onder deze configuraties bevinden zich configuraties, die ook een extra modulator en demodulator, niet weergegeven in de figuren, verschaffen om eveneens in de tegenge-20 stelde richting gegevens over te dragen. In sommige configuraties wordt ook vermogen over de tussenruimte 104 overgedragen en in sommige van deze configuraties zijn afzonderlijke vermogens- en gegevenswin-dingen verschaft in zowel de stationaire 103 als de roterende 105 gedeelten van de draaitransformator 102. Bijvoorbeeld en verwijzend naar 25 fig. 6, bevat het stationaire gedeelte 103 van de transformator 102 een afzonderlijke vermogenswinding 138 en een afzonderlijke gegevens-winding 118, en bevat het roterende gedeelte 105 van de transformator 102 een afzonderlijke vermogenswinding 140 en een afzonderlijke gege-venswinding 120. Sommige configuraties verschaffen ook ten minste één 30 filter (bijv. filter 148), dat is ingericht om een vermogenscomponent op de gegevenswindingen 118, 120 te verwijderen of te reduceren. De vermogenscomponent wordt bijvoorbeeld verschaft door een vermogensin-verteerder 142 en teruggewonnen onder gebruikmaking van een vermogens-gelijkrichter 144.

35 In sommige configuraties wordt van een vermogensvoeding in het stationaire gedeelte van het beeldvormingssysteem 10 afkomstig vermogen ook over de draaitransformator 102 tussen de elektronische systemen 110 en 112 overgedragen. Op deze wijze kan bijvoorbeeld vermogen aan de stralingsbron 14 worden verschaft. Ook kunnen van het statio- - 14 - naire gedeelte van het beeldvormingssysteem 10 afkomstige gegevens worden overgedragen aan instrumenten op het portaal 12. Bijvoorbeeld kunnen commando's om voor-patiëntcollimatoren (niet weergegeven in de figuren) aan te sturen of om de detectorarray 18 te configureren over 5 de draaitransformator 102 worden overgedragen.

In sommige configuraties is een gegevensoverdrachtssysteem (niet noodzakelijkerwijs een beeldvormingssysteem) verschaft, welk systeem een zender 106, een ontvanger 108 en een magnetisch gekoppelde draaitransformator 102 bevat. De draaitransformator 102 omvat een eer-10 ste gedeelte 105 en een tweede gedeelte 103. Het eerste gedeelte 105 van de draaitransformator 102 bevat een eerste gedeelte 127 van een magnetische kern 126. Het tweede gedeelte 102 van de transformator 102 bevat een tweede gedeelte 128 van de magnetische kern 126. De eerste en tweede gedeelten 105 en 103 van de transformator 102 hebben een be-15 weegbare relatie met elkaar en daardoor hebben de eerste en tweede gedeelten 127 en 128 van de magnetische kern 126 een beweegbare relatie met elkaar. De zender 106 is elektrisch en mechanisch gekoppeld aan het eerste gedeelte 105 van de transformator 102, en de ontvanger 108 is elektrisch en mechanisch gekoppeld aan het tweede gedeelte 103 van 20 de transformator 102. Het gegevensoverdrachtssysteem (106, 102, 108) is ingericht om op draadloze wijze gegevens over de draaitransformator 102 te communiceren terwijl de eerste en tweede gedeelten 105 en 103 van de transformator 102 in relatieve beweging zijn. Onder deze configuraties bevinden zich configuraties, die ook een extra zender en ont-25 vanger, niet weergegeven in de figuren, verschaffen om ook gegevens in de tegengestelde richting over te dragen.

In sommige configuraties omvat de zender 106 verder een radio-frequentiemodulator 114. De ontvanger 108 omvat een radiofrequentiede-modulator 118. De radiofrequentiemodulator 114 is ingericht om gege-30 vens op een dragerfrequentie te moduleren en de radiofrequentiedemodu-lator 118 is ingericht om de gegevens terug te winnen. Het gegevens-. overdrachtssysteem bevat verder een vermogensvoeding 142 en de draaitransformator 102 is verder ingericht om van de vermogensvoeding 142 afkomstig vermogen via de draaitransformator over te dragen. In som-35 mige configuraties is een filter (bijv. filter 148) verschaft om een vermogenscomponent uit de over de draaitransformator 102 overgedragen dragerfrequentie te filteren. Sommige configuraties brengen verder de dragerfrequentie met de gegevens in fase om golfvormjitter te reduceren en sommige configuraties verschaffen afzonderlijke gegevens- en - 15 - vermogenswindingen (118 en 138, 120 en 140) in de eerste en tweede gedeelten 105 en 103 van de transformator 102.

Sommige configuraties van de uitvinding verschaffen ook een werkwijze voor het overdragen van gegevens. De werkwijze bevat het 5 elektrisch en mechanisch koppelen van een eerste elektronisch systeem 112 aan een eerste gedeelte 105 van een magnetisch gekoppelde draai-transformator 102 en het elektrisch en mechanisch koppelen van een tweede elektronisch systeem 110 aan een tweede gedeelte 103 van de draaitransformator 102. De werkwijze bevat verder het draadloos commu-10 niceren van gegevens tussen de eerste en de tweede elektronische systemen (112 en 110) via de draaitransformator 102, terwijl de eerste en tweede gedeelten (105 en 103) van de draaitransformator 102 in relatieve beweging zijn.

In sommige configuraties omvat het op draadloze wijze communi-15 ceren van gegevens tussen de eerste en de tweede elektronische systemen (112 en 110) verder het moduleren van een dragerfrequentie met gegevens, het draadloos via de draaitransformator 102 overdragen van de gemoduleerde dragerfrequentie terwijl de eerste en de tweede gedeelten (105 en 103) van de transformator 102 in relatieve beweging zijn, en 20 het demoduleren van de via de draaitransformator ontvangen gemoduleerde dragerfrequentie. De werkwijze bevat verder het magnetisch koppelen van van een vermogensvoeding 142 afkomstig vermogen via de draaitransformator gelijktijdig met de overdracht van gegevens en het filteren van de gemoduleerde dragerfrequentie om interferentie tussen 25 het vermogen en de gegevens te reduceren.

In sommige configuraties wordt de dragerfrequentie in fase met de gegevens gebracht om golfvormjitter te reduceren.

In sommige configuraties is bovendien één van de elektronische systemen (bijv., 112) mechanisch gekoppeld aan een roterend portaal 30 van beeldvormingsapparatuur 10 en is het andere elektronische systeem (bijv., 110) mechanisch gekoppeld aan een stationair gedeelte van beeldvormingsapparatuur 10. Het draadloos overdragen van gegevens tussen elektronische systemen 112 en 110 omvat in sommige van deze configuraties het overdragen van beeldgegevens, en het overdragen van van 35 een vermogensvoeding 142 afkomstig vermogen via de draaitransformator 102 omvat verder het overdragen van van een stationair gedeelte van beeldvormingsapparatuur 10 afkomstig vermogen aan een roterend gedeelte van beeldvormingsapparatuur 10, bijv., stralingsbron 14.

- 16 -

In sommige configuraties, die overdracht van gegevens in beide richtingen verschaffen, zijn een zender en ontvanger aan dezelfde zijde van de transformator 102 als een zendontvanger ingericht.

Het is dus duidelijk, dat onderhouds- en reparatiekosten van 5 slipringen in beeldvormingssystemen, zoals CT-beeldvormingssystemen 10, onder gebruikmaking van verschillende configuraties van de uitvinding kunnen worden gematigd. Bovendien kunnen configuraties van de uitvinding ook worden gebruikt in andere typen beeldvormingssystemen, zoals kernmagnetische-resonantie (NMR) beeldvormingssystemen en ultrage-10 luidbeeldvormingssystemen alsmede vele andere typen elektronische apparatuur (niet noodzakelijkerwijs beeldvormingssystemen), waarin gegevens of gegevens en vermogen via een draaiende koppeling dienen te worden overgedragen.

Hoewel de uitvinding in termen van verschillende specifieke 15 uitvoeringsvormen is beschreven, zal de vakman onderkennen, dat de uitvinding in praktijk kan worden gebracht met modificaties, die vallen binnen de gedachte en het kader van de conclusies.

- 17 -

VERWIJZINGSCIJFERLIJST

computertomografie(CT)beeldvormingssysteem 10 portaal 12 röntgen(stralings)bron 14 straling of röntgenstralen 16 multi-plakdetectorarray 18 detectorelementen 20 object of patiënt 22 rotatiemidden 24 stuurmechanisme 26 röntgenbesturing 28 portaalmotorbesturing 30 gegevensverwervingssysteem DAS 32 beeldreconstructieorgaan 34 computer 36 opslaginrichting 38 console 40 beeldweergave 42 tafelmotorbesturing 44 gemotoriseerde tafel 46 portaalopening 48 contactloos communicatiesysteem 100 draaitransformator 102 stationair gedeelte 103 luchttussenruimte 104 roterend gedeelte 105 zender 106 ontvanger 108 stationair elektronisch systeem 110 roterend elektronisch systeem 112 radiofrequentiemodulator 114 winding 118 demodulator 119 winding 120 ring 122 ring 124 magnetische kern 126 kerngedeelte 127 - 18 - kerngedeelte 128 windingen 132 einden 134 winding 138 afzonderlijke vermogenswinding 140 vermogensvoeding of inverteerorgaan 142 vermogensgelijkrichter 144 banddoorlaatfilter 146 filter 148 kerngedeelte 227 kerngedeelte 228 ring 228 1 032>i24»

Claims (10)

1. Beeldvormingssysteem (10), dat is ingericht om een beeld van een object (22) onder gebruikmaking van een roterend portaal (12) te verwerven en een stationair elektronisch systeem (110) en een roterend elektronisch systeem (112), dat met het roterende portaal mee 5 roteert, heeft, waarbij het beeldvormingssysteem verder een magnetisch gekoppelde draaitransformator (102) met een magnetische kern (126), die zowel een stationair gedeelte (103) als een roterend gedeelte (105) heeft, omvat, waarin het roterende elektronische systeem elektrisch en mechanisch is gekoppeld aan het roterende gedeelte van 10 de draaitransformator, en het stationaire elektronische systeem elektrisch en mechanisch is gekoppeld aan het stationaire gedeelte van de draaitransformator, en waarin het roterende elektronische systeem en het stationaire elektronische systeem zijn ingericht om op draadloze wijze gegevens via de draaitransformator over te brengen.

2. Systeem volgens conclusie 1, verder omvattende een radiofre- quentiemodulator (114), die elektrisch en mechanisch is gekoppeld aan het roterende gedeelte van de draaitransformator, en een radiofrequen-tiedemodulator (119), die elektrisch en mechanisch is gekoppeld aan het stationaire gedeelte van de draaitransformator, waarin de radio-20 frequentiemodulator is ingericht om van het roterende elektronische systeem afkomstige gegevens op een dragerfrequentie te moduleren en de radiofrequentiedemodulator is ingericht om de dragerfrequentie te de-moduleren om de gegevens voor het stationaire elektronische systeem terug te winnen.

3. Systeem volgens conclusie 1 of 2, dat een afzonderlijke ge- gevenswinding (118) en een afzonderlijke vermogenswinding (138) in zowel het stationaire gedeelte als het roterende gedeelte van de draaitransformator heeft.

4. Systeem volgens enige voorgaande conclusie, verder omvatten-30 de een vermogensvoeding (142) en verder ingericht om vermogen via de draaitransformator toe te voeren.

5. Systeem volgens enige voorgaande conclusie, waarin het beeldvormingssysteem (10) een computertomografiebeeldvormingssysteem is.

6. Gegevensoverdrachtssysteem, omvattende: een zender (106); een ontvanger (108); en 1032324 f - 20 - een magnetisch gekoppelde draaitransformator (102) met een eerste gedeelte (103) en een tweede gedeelte (105), die in beweegbare relatie met elkaar staan; waarin de zender elektrisch en mechanisch is gekoppeld aan het 5 eerste gedeelte van de draaitransformator en de ontvanger elektrisch en mechanisch is gekoppeld aan het tweede gedeelte van de draaitransformator, en waarin de zender en de ontvanger zijn ingericht om op draadloze wijze gegevens via de draaitransformator over te brengen, terwijl de eerste en de tweede gedeelten van de draaitransformator in 10 relatieve draaibeweging zijn.

7. Systeem volgens conclusie 6, waarin de zender verder een ra-diofrequentiemodulator (114) omvat en de ontvanger verder een radio-frequentiedemodulator (119) omvat, en waarin de radiofrequentiemodula-tor is ingericht om gegevens op een drager frequent ie te moduleren en 15 de radiofrequentiedemodulator is ingericht om de gemoduleerde drager-frequentie te demoduleren om de gegevens terug te winnen, en het gege-vensoverdrachtssysteem verder een vermogensvoeding (142) omvat, en de draaitransformator verder is ingericht om vermogen vanaf de vermogensvoeding via de draaitransformator toe te voeren.

8. Systeem volgens conclusie 7, verder omvattende een filter (148), dat is ingericht om een vermogenscomponent uit de via de draaitransformator toegevoerde dragerfrequentie te filteren.

9. Werkwijze voor het overdragen van gegevens, omvattende: het elektrisch en mechanisch koppelen van een eerste elektro- 25 nisch systeem (110) aan een eerste gedeelte (103) van een magnetisch gekoppelde draaitransformator (102); het elektrisch en mechanisch koppelen van een tweede elektronisch systeem (112) aan een tweede gedeelte (105) van de draaitransformator; en 30 het op draadloze wijze overbrengen van gegevens tussen de eer ste en de tweede elektronische systemen via de draaitransformator, terwijl de eerste en tweede gedeelten van de draaitransformator in relatieve beweging zijn.

10. Werkwijze volgens conclusie 9, waarin het draadloos commu-35 niceren van gegevens tussen de eerste en tweede elektronische systemen verder het moduleren van een dragerfrequentie met gegevens, het draadloos overdragen van de gemoduleerde dragerfrequentie via de draaitransformator terwijl de eerste en tweede gedeelten van de draaitransformator in relatieve beweging zijn, en het demoduleren van de via de - 21 - draaitransformator ontvangen gemoduleerde dragerfrequentie omvat, en de werkwijze verder het magnetisch koppelen van van een vermogensvoe-ding (142) afkomstig vermogen via de draaitransformator gelijktijdig met de draadloze communicatie van gegevens en het filteren (148) van 5 de gemoduleerde dragerfrequentie om interferentie tussen het vermogen en de gegevens te reduceren omvat. 1 0323244