专利名称：用于磁感应层析术具有降低的互线圈耦合的传感器线圈阵列的制作方法
技术领域：
本发明涉及磁感应层析术，且特别地涉及用于磁感应层析设备的线 圈，其中驱动器/传感器线圈用来测量导电、电介质以及介电常数
(permittivity)主体(如人体)中的感应的通量。
背景技术：
为了研究人体的病理条件，先前已经提出了各种非介入式技术，比 如X射线层析术，以及电阻抗层析术，其中活体截面中的阻抗分布通过 附接一系列电极来测量，小电流经过该一系列电极。随后，其他成对的 感测电极用来进行电势差测量，这提供了从中可以构造图像的数据。
避免直接附接传感器的测量阻抗分布的类似方法采用成组的驱动 器/感测线圈以便在导电、电介质主体中感应磁通量，且随后测量感应的 通量的结果。这种技术公知为磁感应层析术(MIT)。
与EIT不同，MIT不需要与主体电接触，并且采用振荡磁场与导电 介质的相互作用。可以浮皮布置在物体周围的小线圏激励且记录(register) 的场被物体中的涡流所干扰。导电率(以及介电常数)可以根据对物体 外部的被干扰的场的测量来重建。尽管MIT情况下用于向量势的近似等 式与EIT情况下用于标量势的等式非常相似，然而两者在解决相应的逆 问题方面存在重要的差别。第一个用于MIT的具有16个发送和接收线 圏的实验测量系统近来已经在实验室里被建立并且测试。
为了将磁场应用于人体且感测被干扰的场，有必要提供合适的信号 线圏的阵列，该阵列在优选为柔性的结构中被支撑。这种装置先前已经 被用作MRI机器中的信号线圈阵列，并且Philips WO/05124380中示出 了一个实例。
然而，在利用这种线圈系统的过程中产生的问题在于，激励线圏的 大部分磁通量直接耦合到邻近接收器线圏的磁通量，并且因此接收到的 信号主要受该直接耦合的影响，而不受由于实际人体本身(即生物组织 的导电率和介电常数)而产生的耦合的影响。因而，所述直接耦合限制
了整个系统的灵敏度。
3当然，可以使用梯度计来测量由直接耦合引起的磁场变化，然而这 些很大程度上增加了整个装置的体积以及复杂性
发明内容
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因此，本发明提供了用于磁感应层析术的传感器/驱动器线圏阵列， 其包括至少 一层中心布置在规则网格上的薄线圈，邻近线圏按照适当距 离重叠以消除它们之间的相邻感应耦合。
邻近线圈之间的间距被设置成使得当邻近线圈被驱动时，在特定线 圈里不感应出电压。也就是说，外围导体之间的重叠使得一个线圈的导
体感应出的任何电压完全^皮邻近线圏的绕组中的反EMF消除。
应该理解，所有线圈都可以净皮蚀刻在单个PCB之上，其可以是柔性 的以方便在十分接近人体的地方使用。
现在将通过实例并且参照附图描述本发明的一些实施例，其中
图1为根据本发明的简单线圏装置的平面图2示出了用于完全平面的32通道系统的线圈装置；
图3概略地例示了分流电容器(bridging capacitor)的装置；
图4示出了 "双层"线圈装置；以及
图5为图4的装置的等效电路。
具体实施例方式
图1示出了包含7个线圏的简化结构。所有线圏都是相同的，且如 果必要的话(如用于低频MIT),可以具有若干薄层。为了简单起见， 在此图中示出了具有圆形绕组的线圏，并且省略了从外部绕组到内部绕 组的交替。线圈的中心点位于如虚线三角形所示的等边网格上，但是它 们当然可以被布置成各种其他的模式(如正方形网格)。线圏的距离由 以下要求来决定，即当相邻线圏被驱动时，在某线圏内不感应出电压。
换句话说，选择所述距离以使相邻线圈彼此感应解耦。对于图1中 的设置来说，线圈4与所有其他线圈感应解耦，而例如线圏l与线圈2、 3、 4解耦。实际上，所需的位置是通过在将一个线圈相对于另一个而移 动时在给另 一个线圏施加电压的同时测量一个线圏中的感应电压来确
4定的。
图1中的结构的耦合矩阵(或K矩阵)在等式(1)中示出
<formula>formula see original document page 5</formula>
A/为自感矩阵。应当看到，在K矩阵中存在大量零元素。所述系统 的总体阻抗矩阵由等式(2)给出。
z二^丄+^+丄cr1 其中丄=^〖7^ (2)
当没有组织位于线圏阵列的附近时，^为对角线矩阵，其包含线圈 的自电阻。因此，/人元件到元件的阻性耦合可以忽略。对于^s频而言， 容性耦合同样可以被忽略，其导出等式(3)的阻抗矩阵。
<formula>formula see original document page 5</formula> ( 3 )
图2示出了用于系统完全平面的32通道系统的线圈装置。如果线 圈的横向延伸相对于其中安装了线圏的印刷电路板的弯曲半径来说是 小的，那么解耦将保持稳定。这允许将线圈阵列更加接近于身体放置， 比如放在衣服里。
对于更高的频率以及传感器到人体的较低距离，线圈之间以及线圈 到组织的容性耦合应该被保持为尽可能低。因此，如图3所示，分流电 容器被间隔放置以避免绕组之间的电压以及从而外部电场的升高，即以 便补偿感抗。所有电容器将具有相同值并且将导致线圈(自共振设置) 上的纯实数输入阻抗。频率越高，就应该使用越多的电容器。
图4例示了双层线圈系统的原理，其中线圏布置成叠加的配对。双 线圏设计的基本思想是上面的线圈产生的场B!通过由产生B2的另一较 低的线圈来补偿，该较低的线圈位于距上面的线圈 一定间距d的地方。 图5示出了这种线圈的等效电路，该电路包括两个反并联连接的线圏。 那些线圏将补偿一定距离并且从而形成对周围环境中的电磁辐射较不 敏感的传感器，其代价是整体灵敏度有所下降。这个装置同样有助于降 低阵列中的"下一个-下一个耦合(next-next-coupling)，，(即耦合到接下来的第二个线圈)，这对整个MIT过程是有利的。
由于传感器阵列可以被制造成十分薄，且不需要诸如梯度计之类的 额外感测设备，因而其可以被结合在便携式传感器衬垫中且可以例如 "现场(in-situ)，，用于病床上或者衣物中。此外，其当然可以与诸如 MRI机器之类的设备一起使用以提供靠近患者身体放置的附加激励/感 测线圈。
权利要求
1. 一种用于磁感应层析术的传感器/驱动器线圈阵列，包括至少一层中心布置在规则网格之上的薄线圈，邻近线圈按照适当距离重叠以消除它们之间的相邻感应耦合。
2. 根据权利要求1所述的线圈阵列，其中由导线缠绕成所述线圏。
3. 根据权利要求1所述的线圏阵列，其中将所述线圏蚀刻在单个 PCB上。
4. 根据权利要求3所述的线圏阵列，其中所述PCB是柔性的。
5. 根据前述权利要求的任意一个所述的线圈阵列，其中每个线圏包 括多个电容器，所述多个电容器沿所述绕组以 一定间隔串联连接以补偿 由感抗产生的电压降。
6. 根据前述权利要求的任意一个所述的线圏阵列，其中所述阵列被 嵌入在可穿着的衣物中，从而使得可以在十分靠近患者身体的地方应用 线圈信号。
7. 根据前述权利要求的任意一个所述的线圏阵列，其中所有线圏都 具有同样的绕组沖莫式。
8. 根据前述权利要求的任意一个所述的传感器/驱动器线圏阵列， 其中所有线圏都祐:规则地定位，有N个线圏，N-l或2个相邻线圏用于 线结构，N=3、 N二4或N二6个相邻线圈用于表面结构。
9. 根据前述权利要求的任意一个所述的传感器/驱动器线圈阵列， 其中存在两层线圏。
10. 根据权利要求9所述的传感器/驱动器线圏阵列，其中所述线圈 分开一定距离地成对布置，使得其补偿彼此的场并且从而降低外部耦合 效应。
全文摘要
本发明涉及磁感应层析术，且特别地涉及用于磁感应层析设备的传感器/驱动器线圈阵列的线圈，其中驱动器/传感器线圈用来测量导电、电介质以及介电常数主体(如人体)中的感应的通量。所述传感器/驱动器线圈阵列包括至少一层中心布置在规则网格上的薄线圈，邻近线圈按照适当距离重叠以消除它们之间的相邻感应耦合。
文档编号G01R33/3415GK101501521SQ200780029862
公开日2009年8月5日 申请日期2007年8月7日 优先权日2006年8月11日
发明者V·舒尔茨 申请人:皇家飞利浦电子股份有限公司