Способ обеспечения функционирования стандартных адаптеров электропитания, преобразующих переменный ток в постоянный ток, в сильных магнитных полях

Группа изобретений относится к источникам электропитания. В частности, она применима в сочетании с адаптерами электропитания, преобразующими переменный ток в постоянный ток, для медицинских устройств, используемых в условиях сильных внешних магнитных полей, и будет описана с частной ссылкой на такое применение. Сущность заявленной группы изобретений заключается в том, что источник (10) электропитания и соответствующий способ (200) подачи электропитания в условиях сильных внешних магнитных полей включают: систему (12) преобразования электропитания, преобразующую мощность на входе в мощность на выходе с использованием одного или более электромагнитных компонентов (18), одну или более лент (16) из черного металла, охватывающих электромагнитные компоненты (18) и экранирующих электромагнитные компоненты (18) от воздействия сильных внешних магнитных полей, при этом набор из одного или более электромагнитных компонентов (18) выполнен с перекрытием в двухмерном проекционном пространстве, заданном осями толщины и ширины лент (16) из черного металла, а ленты (16) из черного металла содержат набор из одной или более лент (16) из черного металла, охватывающих набор электромагнитных компонентов (18). Техническим результатом, наблюдаемым при реализации заявленной группы технических решений, выступает сведение к минимуму проблем с магнитоустойчивостью, а также возможность выполнения адаптера единым целым с питаемым устройством. 4 н. и 9 з.п. ф-лы, 9 ил.

 

Настоящее изобретение в общем относится к источникам электропитания. В частности, оно применимо в сочетании с адаптерами электропитания, преобразующими переменный ток в постоянный ток, для медицинских устройств, используемых в условиях сильных внешних магнитных полей, и будет описано с частной ссылкой на такое применение. Однако следует понимать, что настоящее изобретение также применимо в других сценариях использования и не обязательно ограничено указанным ранее применением.

Традиционные способы преобразования электропитания, подаваемого по линиям переменного тока, в изолированное электропитание постоянного тока включают использование электромагнитных преобразователей и индукторов. При использовании адаптера преобразования переменного тока в постоянный ток электропитания с применением таких способов в сильных внешних магнитных полях, например в технической комнате комплекса магнитно-резонансной томографии (MRI), обычно требуется расположение и механическое прикрепление адаптера электропитания на безопасном расстоянии от магнита. Без прикрепления адаптера электропитания на безопасном расстоянии электромагнитный преобразователь и индукторы могут быть насыщены сильным внешним магнитным полем. Это может обуславливать потерю адаптером электропитания возможности преобразования электропитания, его перегревание или повреждение. Также, электромагнитные преобразователи характеризуются существенным магнитным притяжением, и не закрепленный на безопасном расстоянии адаптер электропитания может представлять угрозу безопасности, становясь летящим объектом.

Сложность в закреплении адаптера электропитания на расстоянии от магнита заключается в том, что часто требуется использование устройства, питаемого адаптером электропитания, рядом с магнитом. Обычно эту сложность решают путем подачи электропитания через длинный провод, проходящий от адаптера электропитания к устройству, или путем подачи электропитания от батарей, расположенных возле этого устройства, и использования адаптера электропитания только для заряда батарей. Однако использование длинного провода ухудшает портативность и может представлять угрозу безопасности для устройства и пользователей устройства, так как пользователи могут споткнуться о провод. Также, батареи имеют ограничение по выдаваемой мощности, а их срок эксплуатации намного короче срока эксплуатации самого устройства.

Настоящее изобретение предоставляет новую и улучшенную систему и способ, которыми устраняются эти и другие недостатки.

В соответствии с одним аспектом создан источник электропитания для подачи электропитания в условиях сильных внешних магнитных полей. Источник электропитания содержит систему преобразования электропитания, преобразующую мощность на входе в мощность на выходе с использованием одного или более электромагнитных компонентов. Источник электропитания дополнительно содержит одну или более лент из чёрного металла, охватывающих электромагнитные компоненты и экранирующих электромагнитные компоненты от воздействия сильных внешних магнитных полей.

В соответствии с другим аспектом предоставлен способ подачи электропитания в условиях сильных внешних магнитных полей. Способ включает создание системы преобразования электропитания, преобразующую мощность на входе в мощность на выходе с использованием одного или более электромагнитных компонентов. Способ дополнительно содержит экранирование электромагнитных компонентов от воздействия сильных внешних магнитных полей посредством одной или более лент из чёрного металла, охватывающих электромагнитные компоненты.

В соответствии с другим аспектом создано медицинское устройство для использования в условиях сильных внешних магнитных полей. Устройство содержит нагрузку высокого приоритета и нагрузку низкого приоритета. Устройство дополнительно содержит источник электропитания, питающий нагрузки высокого и низкого приоритетов. Источник электропитания содержит одну или более лент из чёрного металла, охватывающих электромагнитные компоненты источника электропитания и экранирующих электромагнитные компоненты от воздействия сильных внешних магнитных полей. Источник электропитания дополнительно содержит систему терморегулирования, отключающую подачу электропитания на нагрузку низкого приоритета в ответ на превышение порогов одной или более температурами источника электропитания.

Одно преимущество заключается в сведении к минимуму проблем с магнитоустойчивостью.

Еще одно преимущество заключается в том, что адаптер электропитания, преобразующий переменный ток в постоянный ток, выполнен заодно целое с питаемым устройством.

Еще одно преимущество заключается в более близком расположении к магниту, генерирующему сильные внешние магнитные поля.

Еще одно преимущество заключается в улучшенной портативности.

Другие преимущества настоящего изобретения будут понятны специалистам в данной области техники после прочтения и понимания следующего подробного описания.

Изобретение может быть реализовано в форме различных компонентов и конфигураций компонентов, и в различных этапах и конфигурациях этапов. Чертежи предоставлены только для иллюстрации предпочтительных вариантов реализации, и не ограничивают изобретение.

На фиг. 1 изображен адаптер электропитания, преобразующий переменный ток в постоянный ток, для использования в сильных внешних магнитных полях.

На фиг. 2A изображена система преобразования переменного тока в постоянный ток и корпус, по фиг. 1.

На фиг. 2B изображены ленты из чёрного металла по фиг. 1.

На фиг. 3 изображен адаптер электропитания по фиг. 1 с теплопоглощающим устройством, прикрепленным к нему.

На фиг. 4 изображена система терморегулирования адаптера электропитания по фиг. 1.

На фиг. 5 изображен график зависимости температуры от времени для адаптера электропитания по фиг. 1 при использовании системы терморегулирования по фиг. 4.

На фиг. 6 изображен участок устройства, содержащий адаптер электропитания и теплопоглощающее устройство по фиг. 1 и 3, соответственно.

На фиг. 7 изображена система магнитно-резонансной томографии (MRI) с адаптером электропитания по фиг. 1, расположенным рядом с основным магнитом.

На фиг. 8 изображен способ подачи электропитания в сильных внешних магнитных полях с использованием адаптера электропитания по фиг. 1.

Настоящее изобретение уменьшает до минимума воздействия сильного внешнего магнитного поля на обычный адаптер электропитания, преобразующий переменный ток в постоянный ток, путем добавления к адаптеру механических и, в частном случае, электрических элементов, уменьшающих магнитную и термическую нагрузки на электромагнитные компоненты адаптера электропитания. Механические элементы включают ленты из чёрного металла вокруг чувствительных электромагнитных компонентов. Электрические элементы включают датчики температуры на электромагнитных компонентах адаптера электропитания и контроллер, управляющий подачей электропитания на нагрузки адаптера электропитания на основании измерений датчиков температуры. При превышении измерениями температуры заранее установленных ограничений (например, определенных опытным путем), обеспечивается отключение второстепенных нагрузок. Преимущественно, путем применения механических и, в частном случае, электрических элементов к обычному адаптеру преобразования электропитания переменного тока в постоянный ток, может быть обеспечена надежная работа адаптера преобразования электропитания переменного тока в постоянный ток рядом с основным магнитом системы магнитно-резонансной томографии (MRI).

Со ссылкой на фиг. 1 представлен адаптер 10 преобразования электропитания переменного тока в постоянный ток для использования в условиях сильных внешних магнитных полей. Под использованным в настоящем описании термином сильное внешнее магнитное поле следует понимать магнитное поле выше 2000 гаусс (0,2 Тл). Адаптер 10 электропитания содержит систему 12 преобразования переменного тока в постоянный ток, корпус 14 для системы 12 преобразования переменного тока в постоянный ток и ленты 16 из чёрного металла. На фиг. 2A изображена система 12 преобразования переменного тока в постоянный ток и корпус 14 без лент 16 из чёрного металла, а на фиг. 2B изображены ленты 16 из чёрного металла без системы 12 преобразования переменного тока в постоянный ток и корпуса 14.

Система 12 преобразования переменного тока в постоянный ток принимает электропитание переменного тока от внешнего источника, такого как электрическая сеть или генератор, и преобразует полученное электропитание переменного тока в электропитание постоянного тока. Электропитание постоянного тока затем выводят для использования внешней нагрузкой. Хотя конкретная конструкция системы 12 преобразования переменного тока в постоянный ток не относится к настоящему изобретению, система 12 преобразования переменного тока в постоянный ток использует электромагнитные компоненты 18 (лучше всего показанные на фиг. 2A), чувствительные к сильным внешним магнитным полям, такие как преобразователи и/или индукторы. При отсутствии экранирования от сильных внешних магнитных полей чувствительные электромагнитные компоненты 18 могут насыщаться сильным внешним магнитным полем, таким образом обуславливая ненадлежащую работу, перегревание или повреждение. Система 12 преобразования переменного тока в постоянный ток обычно встроена в схемную плату 20, прикрепленную к корпусу 14.

Для уменьшения влияния сильных внешних магнитных полей на чувствительные электромагнитные компоненты 18, ленты 16 из чёрного металла охватывают чувствительные электромагнитные компоненты 18. Ленты 16 из чёрного металла обычно являются твердыми и имеют однородную толщину (изображенную в направлении Z), ширину (изображенную в направлении Y) и длину (изображенную в направлении X). Однако ленты 16 из чёрного металла также могут иметь отверстия 22, например, проходящие через толщину лент 16 из чёрного металла. Отверстия 22 могут быть использованы для установки, а также для уменьшения веса лент 16 из чёрного металла и/или для уменьшения силы магнитного притяжения. Также, как описано далее, ширина каждой ленты 16 из чёрного металла обычно ограничена шириной чувствительных электромагнитных компонентов 18 для ограничения количества чёрного металла и магнитного притяжения. Таким образом, обычно ни одна из лент 16 из чёрного металла не покрывает полную ширину адаптера 10 электропитания. Вместо этого, обычно несколько расположенных на расстоянии друг от друга лент 16 из чёрного металла покрывают ширину адаптера 10 электропитания.

Обычно между лентами 16 из чёрного металла и чувствительными электромагнитными компонентами 18 существует взаимно-однозначное соответствие. Однако могут использоваться соответствие типа "один-множество" и сочетание двух указанных соответствий. Соответствие типа "один-множество" применяют для чувствительных электромагнитных компонентов 18, выполненных без перекрытия в двухмерном проекционном пространстве, заданном осями толщины и ширины лент 16 из чёрного металла. Соответствие типа "один-множество" применяют для чувствительных электромагнитных компонентов 18, выполненных с перекрытием в двухмерном проекционном пространстве, причем каждый перекрывающийся набор чувствительных электромагнитных компонентов 18 охвачен лентой 16 из чёрного металла. Благодаря этому, каждая из лент 16 из чёрного металла охватывает набор из одного или более чувствительных перекрывающихся электромагнитных компонентов 18. Выбор надлежащего соответствия обеспечивает уменьшение количества чёрного металла, используемого лентами 16 из чёрного металла, и, следовательно, магнитного притяжения. Лента 16 из чёрного металла для набора 18 ориентирована относительно набора 18 таким образом, что магнитный поток, индуцированный сильным внешним магнитным полем для протекания в ленте 16 из чёрного металла, протекает перпендикулярно магнитным полям, создаваемым набором 18.

При разработке ленты 16 из чёрного металла для набора из одного или более чувствительных перекрывающихся электромагнитных компонентов 18, ширина ленты 16 из чёрного металла больше или равняется ширине набора 18. Кроме того, длина ленты 16 из чёрного металла является достаточной для охватывания набора 18 при расположении ленты на достаточном расстоянии (например, ¼ дюйма (0,635 см)) от набора 18, для предотвращения возникновения ситуации, когда лента 16 из чёрного металла становится частью набора 18 и создает помехи работе набора 18. В соответствии с описанными далее характеристиками, один или более из следующих параметров: материал (например, 1018 сталь с покрытием от коррозии), ширина, длина и толщина (например, 10 калибр) ленты 16 из чёрного металла, - оптимизированы таким образом, чтобы уменьшать до минимума массу ленты 16 из чёрного металла и, при этом, обеспечивать достаточную массу ленты 16 из чёрного металла для экранирования набора 18 от воздействия магнитных полей, имеющих заранее определенное значение индукции (например, 3 тесла (T)). Количество чёрного металла является минимальным, чтобы ограничить магнитное притяжение. Обычно, толщина материала ленты 16 из чёрного металла оптимизирована, при этом ширина и длина ленты 16 из чёрного металла имеют минимальные значения, требуемые для достижения описанных далее характеристик.

Указанные переменные обычно оптимизируют путем уменьшения до минимума или увеличения до максимума модели ленты 16 из чёрного металла, что дает количественную оценку ленте 16 из чёрного металла на основании массы и способности экранировать набор 18. Например, если сильные оценки указывают на то, что лента 16 из чёрного металла лучше достигает проектных решений, указанных ранее, модель увеличена до максимума. Масса и способность экранировать заданы в показателях переменных, которые подлежат оптимизации, таких как ширина, длина, толщина и материал ленты 16 из чёрного металла. Также для этого могут использоваться другие переменные.

Как описано ранее, каждая из лент 16 из чёрного металла охватывает набор из одного или более чувствительных электромагнитных компонентов 18. Следовательно, соответствие между лентами 16 из чёрного металла и чувствительными электромагнитными компонентами 18 было описано как взаимно однозначное соответствие, соответствие типа "один-множество" или сочетание этих соответствий. В некоторых случаях лента 16 из чёрного металла может быть заменена несколькими лентами 16 из чёрного металла, расположенными на расстоянии (например, на одинаковом расстоянии) друг от друга вдоль ширины заменяемой ленты 16 из чёрного металла, при условии, что разделяющее расстояние не настолько большое, чтобы нарушать экранирование, обеспечиваемое для набора 18. Благодаря этому, в некоторых случаях соответствие между лентами 16 из чёрного металла и чувствительными электромагнитными компонентами 18 может являться взаимно однозначным соответствием, соответствием типа "один-множество", соответствием типа "множество - один", соответствием типа "множество - множество" или сочетанием этих соответствий.

Ленты 16 из чёрного металла подходящим образом прикрепляют непосредственно к корпусу 14, что может преимущественно применяться для обеспечения надлежащего разделительного расстояния между лентами 16 из чёрного металла и чувствительными электромагнитными компонентами 18. Например, как показано, ленты 16 из чёрного металла непосредственно прикреплены к корпусу 14 и расположены вокруг корпуса 14, имеющего ширину (направление Y) и длину (направление X) для обеспечения надлежащего разделительного расстояния между лентами 16 из чёрного металла и чувствительными электромагнитными компонентами 18. Несмотря на то, что ленты 16 из чёрного металла подходящим образом прикреплены непосредственно к корпусу 14, предусмотрены другие способы прикрепления лент 16 из чёрного металла вокруг чувствительных электромагнитных компонентов 18. Например, ленты 16 из чёрного металла могут быть прикреплены к корпусу 14 опосредованно посредством схемной платы 20 или другого компонента адаптера 10 электропитания.

Благодаря охватыванию чувствительных электромагнитных компонентов 18, как описано ранее, ленты 16 из чёрного металла уменьшают воздействие магнитных полей на чувствительные электромагнитные компоненты 18. Это уменьшает магнитную и термическую нагрузки, воздействующие на чувствительные электромагнитные компоненты 18. Ленты 16 из чёрного металла также уменьшают термические нагрузки, воздействующие на чувствительные электромагнитные компоненты 18, а в общем на адаптер 10 электропитания, путем предоставления адаптеру 10 электропитания дополнительной площади поверхности для теплоотвода от адаптера 10 электропитания (например, путем конвекции, радиации и проводимости). Как показано на фиг. 3, теплоотвод может быть увеличен посредством теплопоглощающего устройства 24, прикрепленного к адаптеру 10 электропитания. Например, как показано, теплопоглощающее устройство 24 может представлять собой пластину, прикрепленную, например, к корпусу 14 или лентам 16 из чёрного металла. Теплопоглощающее устройство 24 подходящим образом образуют из материала с высокой теплопроводностью, такого как алюминий или медь.

Как показано на фиг. 4, адаптер 10 электропитания может дополнительно содержать систему 26 терморегулирования, управляющую током, поступающим от адаптера 10 электропитания для ограничения термической нагрузки, воздействующей на адаптер 10 электропитания. Система 26 терморегулирования расположена в корпусе 14 и обычно встроена в схемную плату 20, прикрепленную к корпусу 14. В некоторых случаях система 26 терморегулирования содержит одну общую схемную плату 20 с системой 12 преобразования переменного тока в постоянный ток. Система 26 терморегулирования содержит один или более датчиков 28 температуры (изображенных как M >= 1 датчики), измеряющих температуру компонентов системы 12 преобразования переменного тока в постоянный ток, таких как чувствительные электромагнитные компоненты 18, которые могут перегреваться вследствие эффектов магнитного насыщения. Также, система 26 терморегулирования содержит контроллер 30, управляющий предоставлением электропитания постоянного тока от системы 12 преобразования переменного тока в постоянный ток к одной или более нагрузкам 32 (изображенным как N >= 1 нагрузки).

Управление подачей электропитания постоянного тока на нагрузки 32 может быть осуществлено путем управления одним или более переключателей или реле 34 системы 26 терморегулирования. Обычно, между нагрузками 32 и переключателями или реле 34 существует точное соответствие, однако предусмотрены и другие соответствия. Как показано, все нагрузки 32 за исключением НАГРУЗКИ 1 управляются L >= 1 переключателями или реле. Управление предоставлением электропитания постоянного тока на нагрузки 32 может дополнительно или альтернативно быть осуществлено путем управления самими нагрузками 32 путем включения или отключения нагрузок 32. Например, контакт разрешения кристалла интегральной схемы, управляющей нагрузкой 32, может быть использован для включения или выключения нагрузки 32. Как показано, управление НАГРУЗКОЙ 1 осуществляется путем включения или выключения нагрузки.

Контроллер 30 непрерывно принимает 36 измерения температуры от датчиков 28, например, с заранее установленными интервалами. После приема измерений температуры контроллер 30 сравнивает 38 измерения температуры с соответствующими порогами, указывающими на слишком высокую температуру. Пороги заранее установлены оператором или изготовителем системы 26 терморегулирования, и могут быть определены, например, на основании нормальных рабочих температур адаптера 10 электропитания. Обычно, пороги индивидуальны для датчиков 28, хотя также предусмотрен общий порог. В ответ на указание отдельным датчиком 28 или заранее заданным сочетанием датчиков 28 слишком сильных температур, контроллер 30 избирательно отключает 40 нагрузки 32 системы 12 преобразования переменного тока в постоянный ток в соответствии с приоритетностью нагрузок. Нагрузки 32 постепенно отключают от самого низкого приоритета до самого высокого приоритета в соответствии с приоритетностью нагрузок до указания одним или более датчиками 28, указывающих слишком высокие температуры, уменьшения температур. Например, при подаче электропитания адаптером 10 электропитания на основную нагрузку и вторичную нагрузку, вторичная нагрузка может быть отключена первой. После возвращения температур к нормальному значению отключенные нагрузки могут быть постепенно включены от самого высокого приоритета до самого низкого приоритета.

Контроллер 30 может представлять собой аналоговую схему, цифровую схему или сочетание аналоговой и цифровой схемы. Также, контроллер 30 может быть специально изготовлен для терморегулирования или может представлять собой универсальный контроллер, исполняющий программу на памяти 42 для хранения программ, как показано. Если контроллер 30 представляет собой универсальный контроллер, пороги и приоритетность нагрузок хранятся на соответствующем запоминающем устройстве 44, 46. Как показано, могут быть использованы отдельные запоминающие устройства 42, 44, 46 для порогов, приоритетов нагрузок и программ. Альтернативно, эти запоминающие устройства 42, 44, 46 могут быть совмещены в различных сочетаниях. Например, пороги, приоритетность нагрузок и программа могут быть иметь общее запоминающее устройство.

На фиг. 5 показан график температуры в зависимости от времени для варианта реализации адаптера 10 электропитания, использующего систему 26 терморегулирования. Температура указана в градусах по Цельсию (C), а время указано в днях (dd), часах (hh), минутах (mm), секундах (ss) и миллисекундах (fff). Как показано, температура повышается до приблизительно 90° C. Это повышение обусловлено приближением адаптера 10 электропитания к источнику сильного внешнего магнитного поля. При достижении 90° C, обеспечивается отключение второстепенной нагрузки, такой как зарядное устройство батареи, таким образом уменьшая температуру адаптера 10 электропитания. Однако после снижения температуры, температура снова повышается. Это повышение обусловлено повторным включением второстепенной по важности нагрузки после достижения безопасной рабочей температуры.

На фиг. 6 изображено устройство 48, содержащее адаптер 10 электропитания и теплопоглощающее устройство 24. Обычно адаптер 10 электропитания встроен внутрь участка устройства 48, прикрепленного к тяжелой массе. Тяжелая масса обеспечивает теплоотвод для устройства 48 и адаптера 10 электропитания и при этом противодействуя силе магнитного притяжения. Этот участок устройства 48 обычно удерживают близко к полу. Также, адаптер 10 электропитания может быть заключен в клетку Фарадея для уменьшения до минимума излучения, которое может создавать помехи для устройства 10 или систем, расположенных снаружи этого устройства, таких как система магнитно-резонансной томографии (MRI). В некоторых случаях устройство 10 представляет собой медицинское устройство, используемое рядом с основным магнитом системы магнитно-резонансной томографии (MRI). Такие устройства содержат мониторы пациента, дисплеи, развлекательные устройства, инфузионные насосы, впрыскиватели, двигатели, анестезионные системы, камеры, зарядные устройства для батарей и коммуникационные устройства.

Со ссылкой на фиг. 7 раскрыта система 100 магнитно-резонансной томографии (MRI), внутри которой может быть использовано устройство 48. Устройство 48 изображено в виде монитора пациента. Система 100 магнитно-резонансной томографии (MRI) использует магнитный резонанс (MR) для генерации одного или более диагностических изображений объёма облучаемых тканей пациента 102. Система 100 содержит сканнер 104, определяющий объем 106 визуализации (или сканирования), имеющий размер для вмещения объёма облучаемых тканей. Опора для пациента может быть использована для поддержания пациента 102 и расположения объёма облучаемых тканей рядом с изоцентром объема 106 визуализации.

Сканер 104 содержит основной магнит 108, образующий мощное статическое B₀ магнитное поле, проходящее через объем 106 визуализации. Основной магнит 108 обычно использует катушки из сверхпроводящего материала для создания статического B₀ магнитного поля. При этом, основной магнит 108 может использовать постоянные или резистивные магниты. При использовании катушек из сверхпроводящего материала основной магнит 108 содержит систему охлаждения, такую как криостат с жидкостным гелиевым охлаждением, для катушек из сверхпроводящего материала. Индукция статического B₀ магнитного поля обычно имеет одно из следующих значений: 0,23 тесла, 0,5 тесла, 1,5 тесла, 3 тесла, 7 тесла и т.д., в объеме 106 визуализации, однако предусмотрены и другие значения индукции.

Градиентным контроллером 110 сканера 104 управляют для наложения градиентов магнитного поля, таких как градиенты x, y и z, на статическое B₀ магнитное поле в объеме 106 визуализации с использованием множества градиентных катушек 112 магнитного поля сканера 104. Градиенты магнитного поля кодируют магнитные спины в пространственном отношении в объеме 106 визуализации. Обычно множество градиентных катушек 112 магнитного поля содержат три отдельные градиентные катушки магнитного поля, кодирующие в пространственном отношении в трех ортогональных пространственных направлениях.

Также, одним или более передатчиками 114, такими как приёмопередающее устройство, управляют для передачи B₁ резонансного возбуждения и импульсов высокой частоты (RF) манипуляции в объем 106 визуализации посредством одного или более рядов передающих катушек, таких как катушка 116 для исследования всего тела и/или поверхностная катушка 118, сканера 104. B₁ импульсы обычно имеют короткую продолжительность и, при рассмотрении совместно с градиентами магнитного поля, обеспечивают выбранную манипуляцию магнитного резонанса. Например, B₁ импульсы возбуждают диполи водорода до резонанса, а градиенты магнитного поля кодируют пространственную информацию в частоту и фазу резонансного сигнала. Путем регулирования высоких частот (RF), может быть обеспечено возбуждение резонанса в других диполях, таких как фосфор, характеризующихся стремлением к концентрации в известных тканях, таких как кости.

Контроллер 120 последовательности управляет градиентным контроллером 110 и/или передатчиками 114 в соответствии с визуализирующей последовательностью для создания закодированных в пространственном отношении магнитно-резонансных (MR) сигналов внутри объема 106 визуализации. Визуализирующая последовательность определяет последовательность B₁ импульсов и/или градиентов магнитного поля. Также, визуализирующие последовательности могут быть приняты от устройства или системы, удаленной или локальной для контроллера последовательности, такой как запоминающее устройство 122 последовательностей.

Одно или более приемных устройств 124, таких как приемопередающее устройство, принимают закодированные в пространственном отношении магнитно-резонансные сигналы от объема 106 визуализации и демодулируют полученные закодированные в пространственном отношении магнитно-резонансные сигналы в наборы магнитно-резонансных (MR) данных. Наборы магнитно-резонансных (MR) данных содержат, например, траектории данных К-пространства. Для приема закодированных в пространственном отношении магнитно-резонансных сигналов приемные устройства 124 используют один или более рядов принимающих катушек, таких как катушка 116 для исследования всего тела и/или поверхностная катушка 118, сканера 104. Приемные устройства 124 обычно хранят наборы магнитно-резонансных (MR) данных в запоминающем устройстве 126 данных.

Процессор 128 реконструкции преобразует наборы магнитно-резонансных (MR) данных в магнитно-резонансные (MR) изображения или карты объема 106 визуализации. Для каждого магнитно-резонансного (MR) сигнала, захваченного наборами магнитно-резонансных (MR) данных, это содержит пространственное декодирование пространственного кодирования градиентами магнитного поля для установления характеристики магнитно-резонансного (MR) сигнала от каждой пространственной области, такой как пиксель или воксель. Обычно устанавливают интенсивность или величину магнитно-резонансного (MR) сигнала, однако также могут быть установлены другие характеристики, относящиеся к фазе, времени релаксации, переносу намагниченности и т.п. Магнитно-резонансные (MR) изображения или карты обычно хранят в запоминающем устройстве 130 изображений.

Основной контроллер 132 управляет процессором 128 реконструкции и контроллером 120 последовательности для создания одного или более диагностических изображений объёма облучаемых тканей с использованием одного или более сканирований объёма облучаемых тканей. Для каждого сканирования целевой сосуд располагают внутри объема 106 визуализации. Например, пациента 102 располагают на опоре для пациента. Поверхностную катушку 118 затем располагают на пациенте 102, а опора для пациента перемещает объём облучаемых тканей в объем 106 визуализации. Размер объема 106 визуализации может варьироваться между сканированиями.

После расположения объёма облучаемых тканей внутри объема 106 визуализации, основной контроллер 132 управляет контроллером 120 последовательности в соответствии с параметрами сканирования, такими как количество срезов, и обеспечивает контроллер 120 последовательности визуализирующей последовательностью. Визуализирующая последовательность может, например, храниться в запоминающем устройстве 122 последовательностей. Как указано ранее, визуализирующая последовательность определяет последовательность B₁ импульсов и/или градиентов магнитного поля, образующих кодированные в пространственном отношении магнитно-резонансные (MR) сигналы из объема 106 визуализации. Также, основной контроллер 132 выполнен с возможностью управления приемными устройствами 124 в соответствии с параметрами сканирования. Например, основной контроллер 132 выполнен с возможностью регулирования усиления приемных устройств 124.

Основной контроллер 132 выполнен с возможностью выполнения указанных ранее функций посредством программного обеспечения, аппаратного обеспечения или обоих. При использовании программного обеспечения основным контроллером 132, основной контроллер 132 содержит по меньшей мере один процессор, исполняющий программное обеспечение. Программное обеспечение подходящим образом хранят на запоминающем устройстве 134 программ, которое может быть локальным или удаленным от основного контроллера 42. Также, основной контроллер 132 выполнен с возможностью управления пользователем посредством графического интерфейса пользователя, предоставленного пользователю в качестве дисплейного устройства 136 и устройства 138 ввода пользователя. Пользователь может, например, инициировать визуализацию, отображать изображения, манипулировать изображениями и т.д.

Несмотря на то, что процессор 128 реконструкции и контроллер 120 последовательности были изображены как внешние для основного контроллера 132, также предусмотрено, что один или оба из этих компонентов могут быть встроены в основной контроллер 132 как программное обеспечение, аппаратное обеспечение или их сочетание. Например, процессор 128 реконструкции может быть встроен в основной контроллер 132 как модуль программного обеспечения, исполняемый по меньшей мере на одном процессоре основного контроллера 132.

Хотя предшествующее описание относится к адаптеру преобразования переменного тока в постоянный ток электропитания, специалистам в данной области техники будет понятно, что ленты 16 из чёрного металла и система 26 терморегулирования в равной степени подходят для других типов источников электропитания. Система 12 преобразования переменного тока в постоянный ток заменена на систему преобразования электропитания подходящего типа, такую как система преобразования электропитания постоянного тока в постоянный ток. Ленты 16 из чёрного металла применены к чувствительным электромагнитным компонентам 18 подобно описанному ранее способу. Также, система 26 терморегулирования применена к электромагнитным компонентам 18 и нагрузкам 30 подобно описанному ранее способу.

Со ссылкой на фиг. 8, предоставлен способ 200 подачи электропитания в наружных магнитных полях в соответствии с предшествующим описанием. Способ 200 реализован посредством источника электропитания, такого как адаптер 10 преобразования электропитания переменного тока в постоянный ток, в сильном внешнем магнитном поле. Сильное внешнее магнитное поле обычно является магнитным полем, превышающим 2000 Гс. Такие магнитные поля являются обычными рядом (например, на расстоянии нескольких футов) с основным магнитом 108 системы 100 магнитно-резонансной томографии (MRI).

Способ 200 включает создание 202 системы 12 преобразования электропитания, преобразующей мощность на входе в мощность на выходе с использованием одного или более электромагнитных компонентов 18. Система 12 преобразования электропитания обычно представляет собой систему преобразования переменного тока в постоянный ток, однако предусмотрены и другие типы систем преобразования электропитания. Электромагнитные компоненты 18 экранируют 204 от сильных внешних магнитных полей посредством одной или более лент 16 из чёрного металла, охватывающих электромагнитные компоненты 18. Ленты 16 из чёрного металла выполнены с возможностью уменьшения до минимума массы лент 16 из чёрного металла, при этом обеспечивая достаточную массу для экранирования электромагнитных компонентов 18 от сильных внешних магнитных полей. Ленты 16 из чёрного металла, в дополнение к обеспечению экранирования, выводят 206 тепло из системы 12 преобразования электропитания для рассеивания тепла.

Для улучшения терморегулирования способ 200 дополнительно включает наблюдение 208 за температурами одного или более магнитных компонентов 18 системы 12 преобразования электропитания и избирательное отключение 210 одной или более нагрузок 32 системы 12 преобразования электропитания в ответ на превышение наблюдаемыми температурами порогов для уменьшения наблюдаемых температур. Избирательное отключение содержит постепенное отключение нагрузок 32 в соответствии с приоритетностью нагрузок, от низкой до высокой, до начала уменьшения чрезмерных наблюдаемых температур. Например, новая нагрузка может быть отключена через каждое заранее установленное количество секунд, например, 10 секунд, до начала уменьшения чрезмерных наблюдаемых температур.

Используемый в настоящем описании термин запоминающее устройство включает любое устройство или систему, хранящую данные, такую как оперативное запоминающее устройство (ОЗУ) или постоянное запоминающее устройство (ПЗУ). Также, используемый в настоящем описании термин процессор включает любое устройство или систему, обрабатывающую входные данные для образования выходных данных, такую как микропроцессор, микроконтроллер, графический процессор (GPU), специализированная интегральная схема (ASIC), программируемая логическая интегральная схема (ПЛИС) и т.п.; контроллер включает любое устройство или систему, управляющую другим устройством или системой; устройство ввода пользователя включает любое устройство, такое как мышь или клавиатура, позволяя пользователю устройства ввода пользователя производить ввод в другое устройство или систему; и дисплейное устройство включает любое устройство для отображения данных, такое как жидкокристаллический дисплей (LCD) или дисплей на светоизлучающих диодах (LED).

Изобретение было описано со ссылкой на предпочтительные варианты реализации. Модификации и изменения могут быть понятны другим после прочтения и понимания предшествующего подробного описания. Следует понимать, что изобретение включает все такие модификации и изменения, при условии, что они находятся в пределах объема прилагаемой формулы изобретения, или и их эквиваленты.

1. Источник (10) электропитания для подачи электропитания в условиях сильных внешних магнитных полей, содержащий:

систему (12) преобразования электропитания, преобразующую мощность на входе в мощность на выходе с использованием одного или более электромагнитных компонентов (18); и

одну или более лент (16) из черного металла, охватывающих электромагнитные компоненты (18) и экранирующих электромагнитные компоненты (18) от воздействия сильных внешних магнитных полей,

при этом набор из одного или более электромагнитных компонентов (18) выполнен с перекрытием в двухмерном проекционном пространстве, заданном осями толщины и ширины лент (16) из черного металла, а

ленты (16) из черного металла содержат набор из одной или более лент (16) из черного металла, охватывающих набор электромагнитных компонентов (18).

2. Источник (10) электропитания по п. 1, в котором сильное магнитное поле превышает 2000 гаусс (0,2 Тл).

3. Источник (10) электропитания по п. 1 или 2, в котором система (12) преобразования электропитания содержит преобразователь переменного тока в постоянный ток.

4. Источник (10) электропитания по п. 1 или 2, в котором масса лент (16) из черного металла минимальна для уменьшения магнитного притяжения и при этом достаточна для экранирования электромагнитных компонентов (18) от воздействия сильных внешних магнитных полей.

5. Источник (10) электропитания по п. 1, в котором набор лент (16) из черного металла содержит одну ленту (16) из черного металла, причем

ширина ленты (16) из черного металла по меньшей мере равняется ширине набора электромагнитных компонентов (18), а

длина ленты (16) из черного металла достаточна для охватывания набора электромагнитных компонентов (18) при расположении ленты (16) из черного металла на достаточном расстоянии от набора электромагнитных компонентов (18) для предотвращения создания лентой (16) из черного металла помех работе набора электромагнитных компонентов (18).

6. Источник (10) электропитания по п. 1, в котором набор лент (16) из черного металла содержит множество лент (16) из черного металла, расположенных на расстоянии друг от друга вдоль ширины набора лент (16) из черного металла, причем

ширина набора лент (16) из черного металла по меньшей мере равняется ширине набора электромагнитных компонентов (18), а

длина набора лент (16) из черного металла достаточна для охватывания набора электромагнитных компонентов (18) при расположении набора лент (16) из черного металла на достаточном расстоянии от набора электромагнитных компонентов (18) для предотвращения создания набором лент (16) из черного металла помех работе набора электромагнитных компонентов (18).

7. Источник (10) электропитания по п. 1 или 2, в котором ленты (16) из черного металла расположены так, чтобы обеспечивать систему (12) преобразования электропитания проводящими каналами для рассеивания тепла.

8. Источник (10) электропитания по п. 1 или 2, дополнительно содержащий:

систему (26) терморегулирования, осуществляющую:

наблюдение за температурами одного или более магнитных компонентов (18) системы (12) преобразования электропитания и

избирательное отключение одной или более нагрузок (30) системы (12) преобразования электропитания в ответ на превышение наблюдаемыми температурами порогов для уменьшения наблюдаемых температур посредством постепенного отключения нагрузок (30) в соответствии с приоритетностью нагрузок, от низкой до высокой, до начала уменьшения чрезмерных наблюдаемых температур.

9. Адаптер для использования в условиях сильных внешних магнитных полей, содержащий:

одну или более нагрузок (30) и

источник (10) электропитания по любому из пп. 1, 2, обеспечивающий подачу электропитания на нагрузки (30).

10. Медицинская система (100), содержащая:

магнитно-резонансный томографический (MRI) сканер (104), содержащий основной магнит (108), генерирующий сильное внешнее магнитное поле; и

источник (10) электропитания по любому из пп. 1, 2, расположенный рядом с основным магнитом (108) и подающий электропитание на нагрузку (30).

11. Способ (200) подачи электропитания в условиях сильных внешних магнитных полей, включающий:

обеспечение (202) системы (12) преобразования электропитания, преобразующей мощность на входе в мощность на выходе с использованием одного или более электромагнитных компонентов (18); и

экранирование (204) электромагнитных компонентов (18) от воздействия сильных внешних магнитных полей посредством одной или более лент (16) из черного металла, охватывающих электромагнитные компоненты (18).

12. Способ (200) по п. 11, дополнительно включающий:

уменьшение до минимума массы лент (16) из черного металла для уменьшения магнитного притяжения при одновременном обеспечении достаточной массы для экранирования электромагнитных компонентов (18) от воздействия сильных внешних магнитных полей.

13. Способ (200) по п. 11 или 12, дополнительно включающий:

выведение (206) тепла из системы (12) преобразования электропитания для рассеивания тепла посредством лент из черного металла.

14. Способ (200) по п. 11 или 12, дополнительно включающий:

наблюдение (208) за температурами одного или более магнитных компонентов системы (12) преобразования электропитания; и

избирательное отключение (210) одной или более нагрузок (30) системы (12) преобразования электропитания в ответ на превышение наблюдаемыми температурами порогов для уменьшения наблюдаемых температур посредством отключения нагрузок (30) в соответствии с приоритетностью нагрузок, от низкой до высокой, до начала уменьшения чрезмерных наблюдаемых температур.

15. Способ (200) по п. 11 или 12, дополнительно включающий:

расположение системы (12) преобразования электропитания рядом с основным магнитом (108) системы (100) магнитно-резонансной томографии (MRI), причем основным магнитом (108) генерируют сильное внешнее магнитное поле.