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非磁性射频连接器是先进MRI技术的关键器件
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非磁性射频连接器是先进MRI技术的关键器件

2020-05-07 10:01:27 来源:Ketan Thakkar 作者:李亦平

【大比特导读】MRI机器的发展依赖于大量的非磁性射频连接器、触点、线圈和电缆等组件,用于发送和接收患者成像的脉冲射频信号,因为这些部件中存在任何铁磁材料都会干扰磁场响应,降低成像精度。

新兴的MRI技术与新一代非磁性射频连接器关系密切,连接器在更小和更轻的配置中可提供优异的性能。

磁共振成像(MR I)技术比其他医学成像技术先进。并越来越多地应用于其神经以外的应用领域。 新的医学发展应该得到鼓励,包括先进的MRI技术,磁共振血管造影(MRA)设备,心脏MRI(CMRI)设备,具有更强大磁场的高分辨率MRI机器、以及其它新医疗设备等都得到了强力发展。 这些发展也促进了组件进一步创新,非磁性射频连接器对MRI技术的发展至关重要。

非磁性射频连接器

MRI连接挑战

MRI机器的发展依赖于大量的非磁性射频连接器、触点、线圈和电缆等组件,用于发送和接收患者成像的脉冲射频信号,因为这些部件中存在任何铁磁材料都会干扰磁场响应,降低成像精度。 许多知名连接器供应商已经成功地克服了非磁性材料情况下实现互连性能的挑战,同时也满足了严格的医疗设计需求,但MRI技术的最新进展也正在带来新的射频连接挑战。

例如,许多新兴的MRI技术进展集中在提高机器磁场的强度,从目前的1.5到3特斯拉到7甚至10特斯拉,从而进一步提高MRI扫描仪的分辨率和信噪比。这些进步主要集中在非磁RF组件的品质提高;这些RF组件用于携带射频脉冲和感知磁重调质子返回的微弱信号,因此需要比以前的MRI技术密度更好、性能更好的射频互连解决方案。

此外,使用磁场探针而不是传统表面线圈的新MRI类型是正在进行研究和开发的主题。 这些新的磁探针磁共振成像导致更高分辨率的MRI性能,但也需要更多的非磁性射频互连和信号处理。

连接器

Cinch的Johnson® Type-N Non-Magnetic连接器

Cinch的Johnson® Type-N Non-Magnetic连接器由三元合金或镀金的黄铜制成。可防止相互错配,具有坚固的镀50μin黄金的表面,优异的高频性能和耐久性,密封垫圈防护等级以及六角螺母特定配合等。

为了使更高的TeslaMRI机器有效地利用更强磁场,从而实现更高分辨率,射频接收器和射频路径必须尽可能防止失真。这需要认真仔细研究材料、有效的屏蔽机制以及创新组件和系统设计等。 更高的TeslaMRI和磁探针MRI机器也需要更高的射频互连密度,这将增加对高密度板发射、端发射、板对板和电缆组装配置中非磁性射频连接器的需求。

此外,与大多数现代电子系统一样,MRI机器受到尺寸、重量和功率(SWAP)要求的影响。 但是,鉴于绝大多数射频互连供应商提供的非磁性射频解决方案有限,与他们的标准射频组件提供相比,MRI制造商往往选择余地不大。

医用非磁性射频连接器

非磁性射频连接器类型适用于MRI应用的较多,包括:Type-N,SMA,BNC,SMB,SMC,MCX,MMCX,SMP,SMPM和2.92mm同轴连接器等。连接器类型的选择取决于频率、信号功率、连接点几何形状、插入损耗和安装特性等。 还有与非磁性射频连接器的尺寸、频率、功率和插入损耗有关因素的权衡。

通常,较小的射频连接器能够传输更高的频率,但功率处理能力会较低,同时增加插入损耗。然而,射频互连供应商已经开发了专门的材料和设计技术,来减轻小型射频连接的插入损耗。微型射频连接器是先进的MRI设备所需要的。

非磁性同轴连接器

Cinch的微型约翰逊MCX和MMCX非磁性同轴连接器

Cinch的微型约翰逊MCX和MMCX非磁性同轴连接器支持高密度连接和高使用周期,具有正向快速装配的性能。

每种类型的非磁性射频连接器都有一系列的配置,包括发射,直角,舱壁和表面安装插座等。为特定连接选择的连接器配置取决于其几何尺寸要求以及电缆或板连接器的设计如何安装等。

例如,板载射频连接器可以减少潜在增加路径,这些潜在路径的增加可能来自传感器,RF传感器将有助于MRI机器配置更高密度的射频探针或磁线圈。 虽然MRI机器通常是大型设备,但用于电子设备的物理空间往往相当有限,特别是在病房区域,因为超导磁体和MRI探针尽可能接近病人。 因此,更小和更智能的板装非磁性射频连接器将是继续开发更紧凑和性能更强MRI机器的关键因素。

传统的射频连接器有螺纹,需要精确的扭矩值,因此需要扭矩扳手来正确安装。 Snap-on、Push-in和盲调式射频连接器的设计是为了在简单安装的同时保证安全连接的机械和电气性能。SMP和SMPM类型也被广泛应用。 盲校正连接器的设计是为了防止配合不对齐,并设计复杂的自校正功能,这两种功能在空间受限设计中装配、安装和维护都是至关重要的。

非磁性射频连接器的应用扩展

除了开发具有更强大磁场和磁场探针阵列的高分辨率MRI机器而不是传统的表面线圈的机器之外,人们越来越有兴趣将MRI技术的使用扩展到更多的应用领域,包括磁共振血管造影(MRA)和心脏MRI(CMRI)设备等。医疗行业对植入性技术的需求也在增加,这些技术既与当前和未来的MRI设备兼容,又能够进行无线控制。

植入式医疗技术,包括支架和起搏器等,是用铁磁材料制成的。这些材料使患者利用高分辨率MRI成像技术来诊断造成一定的障碍。从而大量使用低分辨率计算机断层扫描(CT)或更昂贵的单光子发射计算机断层扫描(SPECT)来诊断。使过程更复杂,给病人带来不便,并增加了护理成本。

与目前正在开发的高Tesla和探针阵列MRI机器一样,能够无线控制的新型MRI兼容植入式医疗设备也将需要小型化、高性能、非磁性射频连接器,以满足医疗行业严格的电气、机械和环境要求。

随着医疗技术的不断进步,对非磁性射频连接器的要求提高也是必不可少的。用于构建MRI图像或提供故障安全无线连接的信号传输需要高性能的非磁性射频连接器。 因此,至关重要的是保证非磁性射频连接器的高质量,严格测试和验证非磁性射频连接器,确保产品最佳性能以及减少风险。

同轴连接器

Cinch Johnson Non-Magnetic 同轴连接器

Cinch Johnson Non-Magnetic 同轴连接器使用高纯铜合金,确保没有黑色材料。提供高频性能,在MRI和MRA应用具有优越的信号完整性。

选择具有广泛的非磁性射频连接器,在微波、射频、医疗行业具有广泛经验,制造能力强,信誉度高的供应商很重要。可以保证设计和生产过程中MRI机器和其他医疗设备的品质。高质量的射频连接器使机器具有更高的准确性和可靠性,较少的停机时间,较低的维护成本等。这对MRI机器和技术至关重要。

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