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专利名称：用于共模信号抑制器件的失效探测电路的制作方法
技术领域：
本实用新型涉及磁共振成像领域，具体涉及一种用于共模信号抑制器件的失效探测电路。
背景技术：
磁共振成像(MRI)是现代医学影像领域中重要设诊断设备之一。其主要由主磁场、梯度线圈、射频系统、谱仪和数字处理系统组成:主磁场对人体中的氢原子核自旋进行极化，磁极化原子核在人体中产生磁矩；梯度线圈用来产生并控制磁场中的梯度，以实现MRI信号的空间分辨；射频系统是实施激励、接受和处理射频电磁波功能单元，主要为射频线圈包括射频发射线圈和射频接收线圈，射频线圈根据扫描序列的要求发射短暂的各种翻转角度的射频波，接收线圈处理被激励的成像区域内正在迟豫的磁共振信号，核磁共振信号经谱仪和数字处理系统的处理，经过傅立叶变换,建立一幅完整的磁共振成像。由于射频信号波长和部件的尺寸(米量级)相当，构成磁共振线圈共模扼流装置的发射线圈、接收线圈和系统(电磁)环境(如梯度线圈、电磁屏蔽壳等等)很容易产生相互干扰和耦合。不合适的设计会导致损耗更多的发射射频能量、对接收信号引入更大的噪声、对器械和病人导致损伤的射频发热等等问题。其中，发射线圈和接收线圈耦合最常见的现象是高功率的发射能量会在接收线圈内或其系统连接的电缆线上产生很大的共模信号，这些信号会引起线圈和电缆发热等不良效应。这些效应使得有可能直接与人体部件的过热会从而导致病人烧伤事件医疗器械不良事件发生。常见的共模信号抑制器件是平衡至非平衡转换器，如Balun (巴伦)和Bazooka (巴祖卡)。它们是磁共振线圈重要的具有保护病人降低使用风险的安全功能的装置。与其它领域设计不同(在其他领域中，它们可以是较为简单的电感或磁圈)，在磁共振射频线圈中，它们实质是由电容和电感的组成并调谐到特定频率的并联谐振回路。这个并联回路对于差模信号有着极低的阻抗，而对共模信号有着很高的阻抗。对于差模信号的低阻效应是保证有用的射频信号通过，而对无用的共模信号的高阻是起到扼制可能导致不良效应的共模射频电流作用。这些装置理论上有着很好的效果，但是，很多记录报告和记录表明，由于这些装置失效引起病人灼伤事件常有发生。产生这个医疗器械的风险主要有两个原因。第一个原因是在设计时这些器件的可靠性被高估了。第二个原因是没有有效可行的方法监控这些器件的工作状态。在线圈生产时，这些安全器件在调试和组装到线圈后，其功能是否正常就不再受到监控和检查了。事实上故障调查的信息表明有很多机制可以导致这些器件失效，如电气损坏(如电容和电感等原器件由于过压、过流、过热和自身的可靠性等问题导致的损坏，等等)和机械损坏(如电感变形，等等)可能导致器件的工作频率偏移、或已不能形成谐振电路。另外，如果这些装置正常工作，具有有效扼制共模模式电流的作用，其中的并联谐振电路中电流和电感的应有足够大射频电流(一般在几个安培以上)。直接测量或监控这些电流实现难度和成本都较大，所以目前市场上和文献上没有相关的可实践的探测或监控设计。
实用新型内容本实用新型要解决的技术问题是提供一种安全可靠、检测准确、实施方便、结构简单、成本低廉的用于共模信号抑制器件的失效探测电路。为解决上述技术问题，本实用新型采用的技术方案为:—种用于共模信号抑制器件的失效探测电路，包括依次相连的并联谐振单元、被动产生直流偏置单元、整流指示电路单元，所述并联谐振单元与共模信号抑制器件输出端相连，所述并联谐振单元从共模信号抑制器件采集交流射频电压并输出给被动产生直流偏置单元，所述被动产生直流偏置单元将并联谐振单元输出的交流射频电压转换成直流的偏置电压并通过所述偏置电压控制所述整流指示电路单元的发光状态。作为上述技术方案的进一步改进:所述并联谐振单元为相互并联的电感和电容组成的并联谐振电路。所述被动产生直流偏置单元由串联的电容和第一二极管单元组成，所述电容和二极管单元与所述并联谐振单元串联形成一个回路，所述第一二极管单元为单个二极管或者由并联、串联或混合组成的二极管阵列组成。所述整流指示电路单元包括与由串联的发光二极管和第二二极管单元组成，所述发光二极管和第二二极管单元与所述第一二极管单元串联形成一个回路，所述第二二极管单元为单个二极管或者由并联、串联或混合组成的二极管阵列组成。本实用新型具有下述优点:本实用新型通过并联谐振单元从共模信号抑制器件的并联谐振电路中提取小部分射频能量并输出给被动产生直流偏置单元，被动产生直流偏置单元将并联谐振单元输出的交流射频电压转换成直流的偏置电压并通过所述偏置电压控制整流指示电路单元的发光状态，既可以实现对共模信号抑制器件的工作状态指示功能，从而能够在共模信号抑制器件失效时作出预警，而且由于通过并联谐振单元从共模信号抑制器件的并联谐振电路中提取小部分射频能量并输出给被动产生直流偏置单元，能够使得输出的电压和能量较低，有利于降低医疗器械风险，而且所有电路均可以通过比较廉价的电子元件实现，具有安全可靠、检测准确、实施方便、结构简单、成本低廉的优点。

为了更清楚地说明本实用新型实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本实用新型的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。图1为本实用新型实施例的框架结构示意图。图2为本实用新型实施例的电路原理结构示意图。图例标号说明:1、并联谐振单元；2、被动产生直流偏置单元；3、整流指示电路单元。
具体实施方式

以下结合附图对本发明的优选实施例进行详细阐述，以使本发明的优点和特征能更易于被本领域技术人员理解，从而对本发明的保护范围做出更为清楚明确的界定。如图1所示，本实施例用于共模信号抑制器件的失效探测电路包括依次相连的并联谐振单元1、被动产生直流偏置单元2、整流指示电路单元3，并联谐振单元I与共模信号抑制器件输出端相连，并联谐振单元I从共模信号抑制器件采集交流射频电压(提取小部分射频能量)并输出给被动产生直流偏置单元2，被动产生直流偏置单元2将并联谐振单元I输出的交流射频电压转换成直流的偏置电压并通过偏置电压控制整流指示电路单元3的发光状态。参见图2所示，下面对本实施例的具体电路进行进一步的说明。并联谐振单元I为相互并联的电感(LI)和电容(Cl)组成的并联谐振电路。本实施例中，LI为同轴电缆的外层(外层互感的线圈或铜皮亦可)，Cl为高压陶瓷电容。在常见设计中LI和Cl的阻抗为50欧姆左右，它们所承受的射频电压(系统发射激发射频信号时，一般持续几毫秒到十几毫秒)为几百伏左右，流经LI和Cl的射频电流在几到十几安培范围之间。被动产生直流偏置单元2由串联的电容(C2)和第一二极管单元组成，电容(C2)和二极管单元与并联谐振单元I串联形成一个回路，第一二极管单元可根据需要采用单个二极管或者并联、串联或混合组成的二极管阵列组成，本实施例中第一二极管单元为一个二极管(Dl)。C2的容值可根据需要采用2-5PF的小电容，本实施例中，C2的容值为3.5PF ；D1为快速信号二极管，Dl的反向恢复时间要足够小，一般小于IOns ;当前面的并联谐振单元I并联谐振工作时，Cl和LI有几百伏的射频电压。这些射频电压会驱动C2和D1，由于Dl的整流作用，对Cl有单向非对称的充电效应，Cl和Dl的连接极在存在射频电压时在微秒量级的时间内堆积电荷，使这处对地建立几伏到几十伏的直流偏置(Building-Up Self-Bias)。被动产生直流偏置单元的自偏置的直流大小电压主要由射频电压大小、C2的容值、Dl的开关时间等因素决定。此外，被动产生直流偏置单元2还可以进行其它变化，例如C2采用小电容，可由在同样的频率下同样阻抗的电感替代，或由电容和电感并联或串联组成的高阻电路替代，Dl根据管子不同性能和不同使用场合要求，可由一定数量的管子通过并联、串联或混合组成的二极管阵列。整流指示电路单元3包括与由串联的发光二极管(D3 )和第二二极管单元组成，发光二极管(D3)和第二二极管单元与第一二极管单元串联形成一个回路，第二二极管单元可根据需要采用单个二极管或者并联、串联或混合组成的二极管阵列组成，本实施例中第二二极管单元为一个快速信号二极管(D2)。被动产生直流偏置单元2输出的直流偏置电压通过D2向发光二极管D3供电，使D3发光，给出正常工作状态。D2利用其开关速度快的特点使它和D3组成的单元对DC和射频具有整流作用，从而保证反向射频信号对正向直流偏置不会发生影响，使得在工作时(系统发射能量时)D3 —直处于正向偏置状态。如果在系统发射时LI和Cl不工作(不在有效)，并联电路对共模信号不处于高阻状态，LI和Cl两端不存在很高的射频电压，C2和Dl被动单元就不会被驱动，发光二极管D3就不能发光，从而可以给出故障指示。如在系统发射射频信号时，工作人员没有看到D3发光，可判定这个Balun或Bazooka没有正常工作。整流指示电路单元3可以根据需要进行其它的变化，例如D2根据管子不同性能和不同使用场合要求，可由一定数量的管子通过并联、串联或混合组成的二极管阵列；D3可以并联一个电容或电感，以调节这个回路或整个的阻抗和Q值。或并联一个开关速度较慢的PIN管，保证其正常工作。另外，可以采用氖泡等高电阻小电流发光器件替代D2和D3。以上所述仅为本实用新型的优选实施方式，本实用新型的保护范围并不仅限于上述实施方式，凡是属于本实用新型原理的技术方案均属于本实用新型的保护范围。对于本领域的技术人员而言，在不脱离本实用新型的原理的前提下进行的若干改进和润饰，这些改进和润饰也应视为本实用新型的保护范围。
权利要求1.一种用于共模信号抑制器件的失效探测电路，其特征在于:包括依次相连的并联谐振单元(I)、被动产生直流偏置单元(2)、整流指示电路单元(3)，所述并联谐振单元(I)与共模信号抑制器件输出端相连，所述并联谐振单元(I)从共模信号抑制器件采集交流射频电压并输出给被动产生直流偏置单元(2)，所述被动产生直流偏置单元(2)将并联谐振单元(I)输出的交流射频电压转换成直流的偏置电压并通过所述偏置电压控制所述整流指示电路单元(3)的发光状态。
2.根据权利要求1所述的用于共模信号抑制器件的失效探测电路，其特征在于:所述并联谐振单元(I)为相互并联的电感和电容组成的并联谐振电路。
3.根据权利要求2所述的用于共模信号抑制器件的失效探测电路，其特征在于:所述被动产生直流偏置单元(2)由串联的电容和第一二极管单元组成，所述电容和二极管单元与所述并联谐振单元(I)串联形成一个回路，所述第一二极管单元为单个二极管或者由并联、串联或混合组成的二极管阵列组成。
4.根据权利要求3 所述的用于共模信号抑制器件的失效探测电路，其特征在于:所述整流指示电路单元(3)包括与由串联的发光二极管和第二二极管单元组成，所述发光二极管和第二二极管单元与所述第一二极管单元串联形成一个回路，所述第二二极管单元为单个二极管或者由并联、串联或混合组成的二极管阵列组成。
专利摘要本实用新型公开了一种用于共模信号抑制器件的失效探测电路，包括依次相连的并联谐振单元(1)、被动产生直流偏置单元(2)、整流指示电路单元(3)，并联谐振单元(1)与共模信号抑制器件输出端相连，并联谐振单元(1)从共模信号抑制器件采集交流射频电压并输出给被动产生直流偏置单元(2)，被动产生直流偏置单元(2)将并联谐振单元(1)输出的交流射频电压转换成直流的偏置电压并通过偏置电压控制整流指示电路单元(3)的发光状态。本实用新型具有安全可靠、检测准确、实施方便、结构简单、成本低廉的优点。
文档编号G01R31/00GK202975207SQ20122069055
公开日2013年6月5日 申请日期2012年12月13日 优先权日2012年12月13日
发明者吴勇, 王轶楠, 徐俊 申请人:上海辰光医疗科技股份有限公司