Краевой соединитель без крепежных элементов для медицинского контроля, совместимого с магнитно-резонансным оборудованием - RU2501521C2

Чертежи

Описание

Настоящее изобретение относится к техническим областям диагностики. В частности, изобретение находит применение при упрощении использования электрокардиографического монитора (ЭККГ (электрокинетокардиограмм) или ЭКГ) в составе магнитно-резонансного оборудования и будет описано с конкретной ссылкой на упомянутое оборудование. Однако, следует понимать, что настоящее изобретение применимо к приборам, совместимым с рентгенологическим и CT (компьютерно-томографическим) оборудованием, приборам для измерения ЭЭГ (электроэнцефалограмм) и во всех ситуациях, в которых необходима низкая чувствительность к воздействию значительных внешних переходных состояний, например, электростатического разряда, разрядов дефибрилляторов или радиоизлучений, и не обязательно ограничена вышеупомянутым применением.

Контроль ЭКГ пациентов, проходящих процедуры на магнитно-резонансном оборудовании, сопряжен с серьезными проблемами воздействия источников помех. Для отделения радиочастотной энергии, присутствующей при визуализации методом магнитного ядерного резонанса, от исходных сигналов ЭКГ пациента используют фильтрацию, чтобы из упомянутых сигналов можно было реконструировать форму ЭКГ-импульсов, пригодную для врача. Физические и электрические характеристики пути тока между пациентом и датчиком (отведения ЭКГ) специализированы для датчиков, которые совместимы с магнитно-резонансным оборудованием. Острые углы и 90° углы и изменения материала могут сделать схему более чувствительной к электромагнитным помехам и вредным излучениям. Для формирования соединения от штепсельного блока ЭКГ (электрокардиографа) до печатной платы обычно подсоединяют провода. Дополнительный проводной монтаж усложняет схему и создает дополнительные паяные соединения, которые, в принципе, могут повреждаться.

Иногда в устройствах применяют схемы с краевыми выводами для высокочастотных областей применения, в областях применения с высокой чувствительностью к отклонениям от нормативов в процессе производства, или когда требуется высокое отношение сигнал-шум. Как правило, высокочастотные соединители содержат, по меньшей мере, один прямой угол на токопроводящем пути для облегчения межслойной сборки или других обычных схем прикрепления соединителя. Упомянутые повороты под прямым углом повышают индуктивность соединений и, тем самым, повышают потенциал воздействия помех на сигналы ЭКГ со стороны радиочастотных полей высокочастотных полей.

Кроме того, в устройствах, которые используют схему с краевыми выводами, штепсельный блок обычно прикрепляют к печатной плате с использованием резьбового металлического крепежного элемента некоторого типа. Резьбовые металлические крепежные элементы, даже немагнитные, влияют на рабочие характеристики устройства, применяемого в магнитном поле. Отдельные крепежные элементы, будь то металлические или неметаллические, усложняют сборку соединителя.

В настоящей заявке предлагается новый и усовершенствованный краевой соединитель, который решает вышеописанные и другие проблемы.

В соответствии с одним аспектом, предлагается магнитно-резонансная система. Основной магнит формирует, по существу, однородное основное магнитное поле в области исследования. Блок градиентных катушек накладывает градиентные магнитные поля на основное магнитное поле в области исследования и, тем самым, пространственно кодирует основное магнитное поле. Высокочастотный блок вызывает магнитный резонанс в выбранных диполях субъекта в области исследования и принимает магнитный резонанс. Монитор анализирует сигналы, исходящие от датчиков в области исследования. Монитор содержит соединитель для обеспечения сопряжения между отведениями датчиков и печатной платой в мониторе. Электрические соединительные выводы соединителя сопрягаются с контактными площадками для пайки печатной платы по краю печатной платы.

В соответствии с другим аспектом, предлагается способ контроля субъекта в магнитном поле. Основным магнитом устройства магнитно-резонансной визуализации формируется основное магнитное поле. Системой градиентных катушек формируются градиентные магнитные поля в области исследования. Высокочастотные импульсы в область исследования подводятся высокочастотным блоком. По меньшей мере, один физиологический параметр субъекта контролируется датчиками, прикрепленными субъекту. Информация передается от датчиков в монитор по отведениям, которые сопрягаются с мониторов через соединитель. Соединитель содержит выводы соединителя, которые касательно сопрягаются с контактами под пайку печатной платы монитора.

В соответствии с другим аспектом, предлагается монитор электрокардиограммы. По меньшей мере, одна печатная плата содержит рабочую электронику монитора. Соединитель соединяет внешние отведения датчиков с печатной платой. Соединитель содержит выводы соединителя, которые входят в касательное зацепление с краем печатной платы на контактных площадках для пайки.

Одним из преимуществ является повышение устойчивости к воздействиям значительных внешних переходных состояний.

Другим преимуществом является повышение устойчивости к электромагнитным помехам.

Еще одним преимуществом является более надежное соединение проводов отведений с печатной платой.

Еще одним преимуществом является снижение сложности схемы.

Еще одним преимуществом является исключение соединительных проводов от соединителя отведений к печатной плате.

Еще одним преимуществом является отсутствие резьбовых и/или металлических крепежных элементов.

Еще одним преимуществом является возможность применения упрощенных фильтров и снижение затрат на изготовление.

Еще одним преимуществом является предотвращение неправильного соединения соединителя с печатной платой.

Дополнительные преимущества настоящего изобретения будут очевидны специалистам со средним уровнем компетентности в данной области техники после прочтения и изучения нижеследующего подробного описания.

Изобретение может быть исполнено в виде различных компонентов и схем расположения компонентов и в виде различных этапов и схем расположения этапов. Чертежи служат только для пояснения предпочтительных вариантов осуществления и не подлежат толкованию в смысле ограничения изобретения.

Фигура 1 - схематическое изображение устройства магнитно-резонансной визуализации с монитором ЭКГ, совместимым с магнитно-резонансным оборудованием;

Фигура 2 - перспективный вид соединителя проводов отведений и печатной платы;

Фигура 3 - вид соединителя проводов отведений, показанного на фигуре 2, соединенного с печатной платой;

Фигура 4 - вид соединителя проводов отведений, соединенного с печатной платой, при наблюдении из-под печатной платы;

Фигура 5 - вид спереди соединителя.

На фигуре 1 показан магнитно-резонансный сканер 10. Магнитно-резонансный сканер 10 изображен в виде системы с закрытым туннелем, которая содержит соленоидальный блок 12 основного магнита, хотя, предполагаются также открытая и другие конфигурации магнита. Блок 12 основного магнита создает, по существу, постоянное основное магнитное поле, ориентированное вдоль горизонтальной оси области визуализации. Следует понимать, что предполагаются также другие схемы расположения, например, вертикальная, и другие конфигурации магнита. Основной магнит 12 в системе туннельного типа может иметь напряженность поля, приблизительно, от 0,5 T до 7,0 T или выше. Линия магнитной индукции 5 Гауссов обычно ближе при меньших напряженностях поля и дальше при высоких напряженностях поля, но может также изменяться в зависимости от других факторов, например, экранировки и конфигурации.

Блок 14 градиентных катушек создает градиенты магнитного поля в области визуализации для пространственного кодирования основного магнитного поля. В предпочтительном варианте, блок 14 катушек градиентов магнитного поля содержит части катушек, выполненные с возможностью формирования градиентных импульсов магнитного поля по трем ортогональным направлениям, обычно, продольном или z, поперечном или x и вертикальном или y.

Блок 16 высокочастотных катушек формирует высокочастотные импульсы для возбуждения резонанса в диполях субъекта. Блок 16 высокочастотных катушек, показанный на фигуре 1, является катушкой типа птичья клетка для всего тела. Блок 16 высокочастотных катушек служит также для регистрации резонансных сигналов, исходящих из области визуализации. Блок 16 высокочастотных катушек является передающей/приемной катушкой, которая формирует изображение всей области визуализации, однако, предполагаются также локальные передающие/приемные катушки или локальные специальные приемные катушки.

Усилители 18 импульсов градиента подают управляемые электрические токи в блок 14 катушек градиентов магнитного поля для формирования выбранных градиентов магнитного поля. Высокочастотный передатчик 20, предпочтительно цифровой, подает высокочастотные импульсы или пакеты импульсов в блок 16 высокочастотных катушек для возбуждения выбранного резонанса. Высокочастотный приемник 22 связан с блоком 16 катушек или отдельными приемными катушками для приема и демодуляции резонансных сигналов.

Для получения данных для визуализации резонансов субъекта, субъект помещают внутри области визуализации. Контроллер 24 последовательностей обменивается данными с градиентными усилителями 18 и высокочастотным передатчиком 20 для добавления оптической манипуляции представляющей интерес областью. Контроллер 24 последовательностей, например, формирует выбранные повторяющиеся спин-эхо последовательности установившегося режима или другие последовательности для магнитно-резонансной визуализации, пространственно кодирует упомянутые резонансы, селективно манипулирует или модулирует резонансы, или иначе генерирует выбранные характеристики магнитно-резонансных сигналов субъекта. Генерируемые резонансные сигналы регистрируются блоком 16 ВЧ-катушек или локальной катушкой (не показанной), передаются в высокочастотный приемник 22, демодулируются и сохраняются в памяти 26 k-пространства. Данные для визуализации реконструируются реконструирующим процессором 28 для формирования, по меньшей мере, одного отображаемого изображения, которое сохраняется в памяти 30 изображений. В одном соответствующем варианте осуществления, реконструирующий процессор 28 выполняет реконструкцию методом обратного Фурье-преобразования.

Получаемое(ые) отображаемое(ые) изображение(ия) обрабатывается(ются) видеопроцессором 32 и представляется(ются) на пользовательском интерфейсе 34, оборудованном дисплеем, удобным для просмотра человеком. Интерфейс 34 является, в предпочтительном варианте, персональным компьютером или рабочей станцией. Вместо формирования видеоизображений, отображаемое изображение может обрабатываться драйвером принтера и печататься, передаваться по компьютерной сети или сети Интернет, или подобным образом. В предпочтительном варианте, пользовательский интерфейс 34 позволяет также радиологу или другому оператору обмениваться данными с контроллером 24 последовательностей с целью выбора последовательностей для магнитно-резонансной визуализации, модификации последовательностей для визуализации, исполнения последовательностей для визуализации и т.д.

В комплекте магнитно-резонансного (МР) оборудования присутствует также электрокардиографический монитор 40 (ЭКГ или ЭККГ). Монитор ЭКГ принимает электрические показания от электродов 42, устанавливаемых в характеристических точках съема на груди, боку, спине и ногах пациента. Электрические сигналы передаются группой отведений 44. Отведения 44 собраны и заканчиваются в вилке 46, которую можно вставлять в соединитель 50 монитора 40. Соединитель 50, в свою очередь, электронными схемами и физически соединен с печатной платой (PCB) 52 монитора 40, как поясняется ниже. В альтернативном варианте, электроды 42 могут обладать возможностью беспроводной передачи данных в монитор 40. При этом, вилка 46 будет соединяться с соединителем 50 печатной платы передающего модуля, например, ВЧ, оптического или подобного передатчика. Соответствующий приемник будет соединяться с монитором 40 ЭКГ. Упомянутый ВЧ передатчик будет работать в частотном диапазоне намного за пределами рабочего диапазона ВЧ блока 16, чтобы исключить помехи ВЧ сигналам. По желанию, пользователь может запросить показания или распечатки ЭКГ из монитора 40. Кроме того, монитор ЭКГ может обмениваться данными с реконструирующим процессором 28 для реконструкции изображений, синхронизированных с фазами сердечного цикла и т.п.

На фигурах 2, 3 и 4, соединитель 50 и способ его сопряжения с печатной платой 52 показан более подробно. Электрические выводы 54 соединителя контактируют с соответствующими площадками 56 для пайки. Верхние лапки 58, 60 и нижние лапки 62, 64 способствуют выравниванию соединителя 50 по вертикали с печатной платой 52 и, впоследствии, способствуют закреплению соединителя 50 на печатной плате 52. Вертикальное расстояние между верхними лапками 58, 60 и нижними лапками 62, 64 (показанное стрелкой на фигуре 5), по существу, равно ширине печатной платы 52. Таким образом, лапки 58, 60, 62, 64 плотно захватывают печатную плату 52 на трении и предотвращают вертикальное перемещение и наклон соединителя 50 относительно печатной платы 52 после того, как соединитель 50 присоединен к печатной плате 52, как показано на фигуре 3. Горизонтальная длина лапок 58, 60, 62, 64 выбирается для предотвращения качания соединителя 50 относительно печатной платы 52, без значительного уменьшения на печатной плате 52 пространства, доступного для схемных компонентов. Кроме предотвращения качания соединителя 50, лапки 58, 60, 62, 64 предотвращают поперечный поворот соединителя 50 относительно печатной платы 52. При совместной работе, лапки 58, 60, 62, 64 блокируют три степени подвижности соединителя 50 относительно печатной платы 52, а именно, вертикальное перемещение, качание и поперечный поворот.

На нижней стороне лапки 58 находится выступ 66 лапки. В показанном варианте осуществления, выступ лапки имеет по вертикали высоту, которая равна ширине печатной платы, как показано стрелками на фигуре 5. Выступ 66 лапки служит для выравнивания соединителя 50 в поперечном направлении относительно печатной платы 52. Выступ 66 лапки входит в вырез 68 в печатной плате 52. Выступ 66 лапки расположен в плоскости печатной платы 52. Выступ 66 лапки будет входить в вырез 68 только, когда соединитель 50 как поперечно, так и вертикально будет выровнен относительно печатной платы 52. Если соединитель 50 не выровнен по вертикали, то печатная плата 52 не будет проходить между лапками 58, 60, 62, 64, что помешает выступу 66 лапки достигнуть выреза 68. Когда выступ 66 лапки успешно стыкуется с вырезом 68, выводы 54 находятся в надежном контакте с площадками 56 для пайки, как показано на фигуре 3. Кроме того, когда выступ 66 лапки состыкован с вырезом 68, соединитель 50 заблокирован от прямолинейного перемещения вдоль края печатной платы 52. Выступ 66 лапки и вырез 68 фиксируют четвертую степень подвижности.

Последние две степени подвижности, т.е. прямолинейное перемещение от печатной платы 52 и поворот соединителя 50 вокруг вертикальной оси относительно печатной платы 52, фиксируются парой защелкивающихся скоб 70. Каждая защелкивающаяся скоба 70 входит в соответствующий замок 72 для защелкивания в печатной плате 52. Защелкивающиеся скобы 70 могут начинать стыковку с замками 72 для защелкивания, только когда соединитель 50 выровнен по вертикали. Иначе, лапки 58, 60, 62, 64 будут препятствовать защелкивающимся скобам 70 начинать стыковку с замками 72 для защелкивания. Замки 72 для защелкивания могут полностью стыковаться с защелкивающимися скобами 70 и, следовательно, защелкиваться в рабочем положении, только когда выступ 66 лапки сопрягается с вырезом 68. В альтернативном варианте, защелкивающиеся скобы 70 могут находиться в плоскости печатной платы 52, а не перпендикулярно данной плоскости, как показано. Защелкивающиеся скобы 70 будут изменять свою ориентацию для вмещения. Когда защелкивающиеся скобы 70 фиксируются в рабочем положении, фиксируются все шесть степеней подвижности соединителя 50. Затем, выводы 54 припаивают или иначе электрически соединяют с площадками 56 под пайку.

Так как соединительные выводы 54 выровнены параллельно площадкам 56, под пайку, то 90° углы изгиба исключены из путей тока, что делает схемы менее чувствительными к воздействию электромагнитных помех. Лапка 58 и выступ 66 лапки намеренно смещены от центра между защелкивающимися скобами 70 для предотвращения установки соединителя в перевернутом положении. Следовательно, исключена возможность стыковки как защелкивающихся скоб 70 с замками 72 для защелкивания, так и выступа 66 лапки с вырезом 68, если соединитель 50 неправильно ориентирован относительно печатной платы 52. Если сборщик делает попытку прикрепить соединитель 50 в перевернутом положении, то выступ 66 лапки не будет стыковаться с вырезом 68.

Соединитель 50 содержит также фланец 74, на который может герметично уплотняться внешний корпус монитора 40, чтобы дополнительно изолировать паяные соединения от факторов, вызывающих механические напряжения, например, извлечения/вставки вилки 46 из/в соединитель 50, случайных падений и вибраций.

Изобретение описано выше со ссылкой на предпочтительные варианты осуществления. После прочтения и изучения вышеприведенного подробного описания, другими специалистами могут быть разработаны модификации и внесены изменения. Предполагается, что настоящее изобретение следует толковать как содержащее все упомянутые модификации и изменения в той степени, в которой они находятся в пределах объема притязаний прилагаемой формулы изобретения или ее эквивалентов.

Реферат

Изобретение относится к медицинской технике, а именно к средствам для проведения магнитно-резонансной томографии. Магнитно-резонансная система, включающая систему магнитно-резонансной визуализации, содержит основной магнит, блок градиентных катушек, высокочастотный блок и монитор для анализа сигналов от электродов. Монитор включает печатную плату с площадками для пайки и соединитель, соединяющий отведения электродов с печатной платой и включающий электрические соединительные выводы, верхние лапки и нижние лапки. Также соединитель включает две защелкивающиеся скобы, сцепляющиеся с замками в печатной плате, предотвращая разделение соединителя и печатной платы и поворот соединителя вокруг вертикальной оси относительно печатной платы. Выступ одной из лапок входит в зацепление с вырезом в печатной плате и смещен в сторону между защелкивающимися скобами таким образом, чтобы защелкивающиеся скобы не могли зацепляться с замками для защелкивания, если выступ лапки не вошел в зацепление с вырезом. Вариант монитора включает монитор, использующийся в зонах с магнитными и ВЧ полями и содержащий электронные схемы для обработки ЭКГ сигналов. В способе контроля субъекта в магнитном поле используется магнитно-резонансная система, при этом проводят контроль физиологических параметров субъекта с помощью электродов, предотвращают вертикальное смещение, качание и поперечный поворот соединителя и передают информацию с электродов на монитор по отведениям. Использование изобретения обеспечивает более надежное и устойчивое соединение отведений электродов с печатной платой и предотвращение неправильного соединен

Формула