磁场数据调制解调器的制造方法
【专利摘要】一种磁场调制解调器(26)，包括：电磁辐射屏蔽(90)发送器部(34)和接收器部(36)。电磁辐射屏蔽(90)发送器部(34)对数据进行调制并经由磁场通过射频屏蔽(20)发送数据。接收器部(34)接收通过所述射频屏蔽(20)的磁场并对所述数据进行解调。发送器部包括振荡器(40)、调制器(50)、放大器(70)、磁换能器(80)和非铁磁屏蔽(90)。振荡器(40)生成载波信号。调制器(50)连接到振荡器(40)，并以数据调制所述载波信号。放大器(70)连接到调制器(50)，并放大调制后的载波信号。磁换能器(80)连接到放大器(70)，并将调制后的载波信号转换成调制后的磁信号。非铁磁屏蔽(90)屏蔽磁换能器(80)，并阻挡发射出的电磁辐射。
【专利说明】磁场数据调制解调器
【技术领域】
[0001]本申请涉及数据通信、调制解调器以及磁场，尤其涉及在磁共振成像环境中的数据通信。
【背景技术】
[0002]磁共振成像是在屏蔽了射频波的房间中进行的。射频(RF)线圈用于激励主体中的磁共振，并用于接收弱的射频磁共振信号。射频外部波会消极地影响成像。MRI扫描仪通常安装在屏蔽射频外部辐射的房间中。通常使用的屏蔽是非铁屏蔽(例如铜或铝)，其覆盖MR房间的墙壁、天花板和地板表面。房间的屏蔽有时被称为法拉第笼(Faraday cage)。
[0003]去往或来自扫描仪、主体或与外部源相关联的设备的通信穿过该屏蔽。在控制室和扫描室之间的数据通信包括患者参数、患者监控数据、MRI成像数据等等。即使是屏蔽中的小孔也会泄露大量的杂散RF污染。采用各种技术来允许与RF屏蔽室的通信。许多这些技术涉及通过屏蔽的孔径。光纤、波导和无源天线是示例性的。一旦形成了孔，就需要实现复杂的屏蔽努力来停止杂散RF泄露。一些MR室包括例如由于很好地嵌入的网格屏幕而具有充足导电性的窗户，它们用作法拉第笼的一部分。光和红外通信能够穿过这种窗户，但是需要窗户空间和位于特定位置的设备。
[0004]利用RF场的通信避免磁共振扫描仪所使用的磁场频率。梯度线圈典型地使用千赫兹范围内的频率。共振频率在兆赫兹范围内。
【发明内容】
[0005]本申请提供一种新的且改善的磁数据调制解调器，其克服了上述和其它的问题。
[0006]根据一个方案，一种磁场调制解调器包括电磁辐射屏蔽发送器部和接收器部。电磁辐射屏蔽发送器对数据进行调制，并经由磁场通过射频屏蔽发送所述数据。接收器部感测通过所述射频屏蔽的磁场并对所述数据进行解调。
[0007]根据另一方案，一种通过RF屏蔽通信数据的方法包括利用在所述RF屏蔽的第一侧上的第一调制解调器单元接收数据。第一调制解调器单元生成以所述第一数据调制的磁场，并发送调制后的磁场通过所述RF屏蔽。在所述RF屏蔽的第二侧上的第二调制解调器单元接收调制后的磁场。第二调制解调器单元解调来自接收到的磁场的数据以恢复所述数据，并且输出所恢复的数据。
[0008]一个优点在于不需要孔、槽或窗户空间来用于通信。
[0009]另一个优点在于，调制解调器发送通过RF屏蔽或RF屏蔽墙壁。
[0010]另一个优点在于，调制解调器在设备被重新布置时易于重新放置且在添加新设备时易于定位。
[0011]另一个优点在于，调制解调器较小且易于装配。
[0012]另一个优点在于，调制解调器能够自由地靠近屏蔽室墙壁的两侧放置。
[0013]另一个优点在于，调制解调器能够将患者参数、患者监控数据、以及MRI数据从MRI扫描室发送到控制室。
[0014]在阅读和理解后续详细描述时，本领域的技术人员可以理解本发明的其它优点。【专利附图】
【附图说明】
[0015]本发明可以采用多种部件和部件的布置以及多种步骤和步骤的布置的形式。附图只是为了示出优选实施例的目的，而不被解释为限制本发明。
[0016]图1是具有调制解调器的屏蔽MR室的图不。
[0017]图2是示出调制解调器的一个实施例的图。
[0018]图3是示出用于将调制解调器放置在RF屏蔽室墙壁的任一侧上的两个布置的图。
[0019]图4是示出一个实施例的生成的磁场和阻挡的电磁辐射的图。
[0020]图5是示出全双工实施例的生成的磁场和阻挡的电磁辐射的图。
[0021]图6是用于使用调制解调器的方法的流程图。
【具体实施方式】
[0022]参照图1，MR室10容纳MR扫描仪12及其相关联的患者床或支撑件14。墙壁16以及地板18和天花板(未示出)被接地的导电表面(例如铜片)20覆盖以形成法拉第屏蔽。门22足够大可以经过患者轮床，且也被屏蔽。门锁(未示出)用凸轮使门紧密关闭，以确保门和墙壁屏蔽之间的接触没有任何缝隙。
[0023]室内设备24 (如患者监控设备、MR控制单元、MR信号输出单元等)与磁数据调制解调器26连接。调制解调器与操作员控制台28连接，该操作员控制台28处理从调制解调器接收到的数据，以生成显示、存储记录等，和/或通过调制解调器发送信号到MR室。磁数据调制解调器26分别包括类似室内和室外调制解调器单元30和32。
[0024]参照图2，示出了磁数据调制解调器26的一个实施例的部件。为简便起见，在图2中示出了单向调制解调器，其中室内单元30包括发送部34，而室外单元32包括接收部36。部件在物理方面可以被不同地布置，并且根据配置进行共享。自然室内单元和室外单元两者都可以具有发送部和接收端以进行双向通信。类似地，室内单元能够仅具有接收部，而室外单元仅具有发送部以在另一方向进行单向通信。RF屏蔽墙壁20的一侧处的发送部34和在RF屏蔽墙壁相对侧处的接收部36是单工配置。在双工配置中，发送部34和接收部36在RF屏蔽墙壁的每一侧处，其可以并行运行。在半双工配置中，发送部和接收部的一些部件被共享，其中在给定的时间点每个调制解调器在只作为发送部34运行或只作为接收部36运行之间交替。
[0025]发送振荡器40确定由调制解调器10所调制的操作频率。可以使用各种频率，例如由如ISM(工业、科学和医疗)分配的管理部门所留出的频率。理想地，振荡器频率不同于已经由扫描仪设备或室内的其它设备所使用的其它振荡器频率。
[0026]数据调制器50连接到发送振荡器40和控制器60上。控制器60供应待被发送的下一数据项。数据调制器50通过调制放大器70所放大的振幅、频率、相位、脉冲或这些的任意组合，来对载波上的下一数据项进行编码。磁换能器80将放大的电信号转换成震荡磁信号。与电磁辐射相比，磁信号较弱。数据保持被编码为振幅、频率或脉冲的改变。磁换能器80包括磁场天线。回路和螺线圈是令人满意的天线，但是可以考虑其它的天线配置。[0027]磁场90至少在RF屏蔽墙壁相对侧围绕磁换能器80。磁屏蔽包括导电网格或导电片，如铜或铝。磁场90阻挡从磁换能器80放射出的射频电磁辐射，以保护扫描室内的MRI扫描仪和其它设备。扫描室墙壁20或法拉第笼墙壁阻挡调制解调器和墙壁之间的电磁辐射，但是不阻挡磁场。
[0028]控制器60运行以供应待由调制器50编码的下一数据项。控制器60连接到输入端口 100上，如串行输入数据端口。控制器60利用存储器缓冲区保存数据输入，并将下一数据项供应到数据调制器50。所考虑的其它实施例包括并行数据输入，在供应下一数据项到数据调制器50之前进行串行化。室内设备24能够通过双绞线、光纤、同轴或其它已知的数据通信技术将数据传送到输入端口 100。也可以使用无线通信。
[0029]接收部36包括磁换能器110。磁换能器110被调谐用于对调制解调器换能器80的磁场频率敏感的峰值。磁换能器110将磁波转换成由接收信道滤波器120进行滤波的电信号。接收信道滤波器120从信号中移除不想要的噪声，例如，从发送频率移除的成分，然后输入到放大器130。放大器130放大来自滤波器120的信号，该信号被解调器140处理。解调器140移除载波频率以取回数据调制器50放置在来自振荡器40的载波频率上的数据。控制器150将数据单位放置到缓冲区中，并促进传输到数据输出端口 160。输出端口160的一个实施例是串行端口。其它实施例缓冲经解调的数据，并将数据转换成并行传输的数字数据，其反应了在发送器部的数据输入端口中使用的任意连接类型或方法。
[0030]参照图3，调制解调器26的实施例示出了相对于RF屏蔽20的布置。没有RF屏蔽20或法拉第笼的穿透是必要的。在一个实施例中，利用粘合剂210将室内调制解调器单元30和/或室外单元32附到墙壁上。示出另一个实施例，其中室外调制解调器单元32和/或室内单元30安装在架子220上。在墙壁16的任一侧的精确布置是不必要的。磁换能器定位地足够靠近在屏蔽20的一侧上产生的磁场被在屏蔽20的另一侧上感测到的位置处。距离限制是所生成的磁场的强度以及发送部34的磁换能器80和接收部36的磁换能器110之间的距离的函数。最小化磁换能器80、110之间的缝隙能最大化传输效率。
[0031]参照图4，该图示出生成的磁场250和生成的电磁场260。RF屏蔽20或法拉第笼阻挡室内单元30的发送部34的一侧上的电磁波。屏蔽90阻挡RF电磁辐射进入扫描室
10。如果发送部34位于室外调制解调器单元32上，则屏蔽90阻挡RF电磁辐射影响位于控制室内或在扫描室外的其它区域的设备。由室内调制解调器单元30的发送部34的磁换能器80生成的磁场250被位于RF屏蔽20的另一侧的室外调制解调器单元32的接收部36的磁换能器110所感测。
[0032]参照图5，是示出双工配置的生成的磁场250和生成的电磁场260的图。室内单元和室外单元两者都包括发送部34和接收部36。两个单元能够同时发送和接收数据。对于双向通信，载波信号在一些方面需要不同。在该例子中示出了回路天线80、110。在这个例子中将数据输入端口和数据输出端口组合成用于每个调制解调器单元30、32的单个双向数据端口 170。
[0033]参照图6，示出了用于使用调制解调器26的方法的流程图。在步骤300，室内调制解调器单元30被放置在RF屏蔽的一侧上。在步骤310，室外调制解调器单元32被放置在RF屏蔽20的另一侧上。步骤300和310可颠倒。在步骤320，在调制解调器单元30、32的至少一个的输入端口 100，接收待发送的数据。在步骤330对输入数据进行调制。在步骤340，发送磁换能器80生成调制后的磁场250，其传输通过屏蔽20。在步骤350，接收器部36的磁换能器110接收调制后的磁场。在步骤360，接收部36中的解调器140对接收到的磁场传输进行解调，并将数据放置在缓冲区中。然后，在步骤370，利用输出端口 160输出数据。如果将调制解调器配置用于双向或双工通信，则为每个方向执行步骤330至步骤370。
[0034]已经结合优选实施例描述了本发明。在阅读和理解前述详细描述时，其他人可以想到变型和更改。意图将本发明解释为包括所有这种变型和修改，只要它们在随附权利要求或其等价物的范围内。
【权利要求】
1.一种磁场调制解调器(26)，包括: 电磁辐射屏蔽(90)发送器部(34)，其对数据进行调制并经由调制后的磁场通过射频屏蔽(20)发送所述数据；以及 接收器部(34)，其接收通过所述射频屏蔽(20)的磁场并对所述数据进行解调。
2.根据权利要求1所述的磁场调制解调器(26)，其中所述发送器部(32)进一步包括: 振荡器(40),其生成载波信号； 调制器(50)，其连接到所述振荡器(40)，并以输入数据调制所述载波信号； 放大器(70)，其连接到所述调制器(50)，并放大调制后的载波信号； 磁换能器(80)，其连接到所述放大器(70)，并将所述调制后的载波信号转换成调制后的磁信号；以及 非铁磁屏蔽(90)，其屏蔽所述磁换能器(80)，并阻挡射出的电磁辐射。
3.根据权利要求2所述的磁场调制解调器(26)，其中所述发送器部(32)进一步包括: 输入数据端口(100)，其接收所述输入数据；以及 控制器(60)，其连接到数据调制器(50)和所述输入数据端口(100)，并使得接收到的输入数据对所述调制器(50)可用。
4.根据权利要求1-3中任一项所述的磁场调制解调器(26)，其中所述接收器部(36)进一步包括: 磁换能器(110)，其接收通过所述射频屏蔽(20)的发送的调制后的磁场，并将接收到的调制后的磁场转换成调制后的数据信号；以及 解调器(140)，其对所述数据信号进行解调以恢复所述输入数据。
5.根据权利要求1-4中任一项所述的磁场调制解调器(26)，其中所述接收器部(36)进一步包括: 控制器(150)，其连接到所述解调器(140)，所述控制器从所述解调器(140)接收解调后的输入数据，并将所述输入数据存储在缓冲区中以供发送；以及输出数据端口(160)，其发送来自所述缓冲区的所述输入数据。
6.根据权利要求1-5中任一项所述的磁场调制解调器(26)，其中所述接收器部(36)进一步包括: 信道滤波器(120)，其连接到所述磁换能器，并从所述解调后的数据信号中过滤不想要的噪声；以及 放大器(130)，其连接到所述信道滤波器。
7.根据权利要求1-6中任一项所述的磁场调制解调器(26)，其中所述接收器部(36)和发送器部(32)被配置在分离的单元中以用于单工通信。
8.根据权利要求1-6中任一项所述的磁场调制解调器(26)，其中所述调制解调器(26)包括室内单元(30)和室外单元，所述室内单元(30)包括接收器部(34)和发送器部(36)，所述室外单元包括接收器部(34)和发送器部(36)。
9.根据权利要求8所述的磁场调制解调器(26)，其中在所述室内单元和所述室外单元中的至少一个中的发送部(34)和接收部(34)共享部件。
10.根据权利要求1-9中任一项所述的磁场调制解调器(26)，其中所述磁换能器(80)包括调谐的回路。
11.根据权利要求1-10中任一项所述的磁场调制解调器(26)，其中进一步包括: 室内患者监控器设备(24)，并且所述发送部(34)发送患者监控数据。
12.根据权利要求1-11中任一项所述的磁场调制解调器(26)，其中室内和室外调制解调器(30，32)中的至少一个安装在架子(220)上。
13.根据权利要求1-12中任一项所述的磁场调制解调器(26)，其中室内和室外调制解调器(30，32)中的至少一个安装(210)在屏蔽(20)上。
14.根据权利要求1-13中任一项所述的磁场调制解调器(26)，其中所述屏蔽(20)包括铜片。
15.根据权利要求1-14中任一项所述的磁场调制解调器(26)，其中所述屏蔽(20)包括非铁导电网格。
16.—种磁共振套件,包括: 由射频屏蔽(20)所屏蔽的房间(10)； 扫描患者的磁共振扫描仪(12);以及 根据权利要求1-15中任一项所述的磁场调制解调器(26)。
17.—种通过RF屏蔽(20)传送数据的方法，包括: 利用在所述RF屏蔽(20)的第一侧上的第一调制解调器单元(30，32): 接收第一数据， 生成(330)以所述第一数据调制的磁场， 发送(340)调制后的磁场通过所述RF屏蔽； 利用在所述RF屏蔽(20)的第二侧上的第二调制解调器单元(30，32): 接收(350)所述调制后的磁场， 解调(360)来自接收到的磁场的所述第一数据，以恢复所述第一数据，以及 输出(370)所恢复的第一数据。
18.根据权利要求17所述的通过RF屏蔽(20)传送数据的方法，进一步包括: 屏蔽从至少所述第一调制解调器单元发射出的射频电磁辐射。
19.根据权利要求17或18中任一项所述的通过RF屏蔽(20)传送数据的方法，进一步包括: 利用所述第二调制解调器单元(30，32): 接收第二数据， 生成(330)以所述第二数据调制的磁场， 发送(340)调制后的磁场通过所述RF屏蔽； 利用所述第一调制解调器单元(30，32): 接收(350)所述调制后的磁场， 解调(360)来自接收到的磁场的所述第二数据，以恢复所述第二数据，以及 输出(370)所恢复的第二数据。
【文档编号】H04B5/00GK103891157SQ201280052227
【公开日】2014年6月25日 申请日期:2012年10月19日 优先权日:2011年10月25日
【发明者】R·哈韦尔, O·R·哈里斯 申请人:皇家飞利浦有限公司