使用彈簧探針可以讓連接器設(shè)計師可以定制PIN針數(shù)量,用于優(yōu)化MRI系統(tǒng)中連接器的性能,提供特定頻率,節(jié)省尺寸,重量和成本,同時在需要時保持同軸通道的性能。
MRI(磁共振成像)系統(tǒng)用于復(fù)雜醫(yī)療診斷,提供體內(nèi)結(jié)構(gòu)清晰和詳細(xì)視圖。該設(shè)備在一個強(qiáng)大磁場中應(yīng)用核磁共振原理來創(chuàng)建身體結(jié)構(gòu)圖像,而不使用潛在有害的x射線。核磁共振技術(shù)不斷完善,為醫(yī)療保健提供更有價值的手段。
MRI系統(tǒng)依賴于各種復(fù)雜的互連技術(shù)。在磁共振機(jī)器中,射頻線圈用作天線,環(huán)繞要成像的特定身體部位。該線圈與磁場內(nèi)的射頻通信,通常通過高頻電纜和連接器連接到更大的MRI系統(tǒng)中。
然而,電子元件通常由磁性材料組成,這可能會產(chǎn)生干擾,使圖像扭曲。為了防止這種情況發(fā)生,MRI系統(tǒng)中使用的線圈電纜和連接器必須是非磁性的。此外,在這些連接器中使用的信號、功率和射頻觸點(diǎn)必須高度可靠,能承受這種設(shè)備所需的數(shù)萬個配合周期。由于同軸射頻接觸可能很大、昂貴且脆弱,因此在這些系統(tǒng)中迫切需要更小、更堅固、更經(jīng)濟(jì)的互連方案。
在MRI系統(tǒng)中,MRI線圈經(jīng)常與患者直接接觸。這就需要進(jìn)行以病人的舒適度和技術(shù)性能為中心的設(shè)計。用輕質(zhì)材料制作MRI線圈有助于防止對被成像的病人施加過度壓力。出于同樣原因,盡量減少電纜和連接器的尺寸和重量也很重要。
MRI線圈中的每個射頻通道通常需要同軸連接。通過用接觸網(wǎng)格陣列替換同軸MRI觸點(diǎn),MRI設(shè)計者可以減少連接器的尺寸、重量和成本。然而,更有效的MRI解決方案可能是用彈簧探頭取代針腳和插座觸點(diǎn)。這使得清潔電纜連接器更快和更容易,因?yàn)槠矫嬗|點(diǎn)比同軸插座更容易清潔。這有助于提高M(jìn)RI套件的整體質(zhì)量。
在MRI線圈端增加一個連接器,在電纜損壞時更容易更換,而不是維修整個MRI線圈。這減少了MRI設(shè)備的停機(jī)時間,降低了MRI設(shè)備維護(hù)成本。這樣做需要一個非常小的連接器,因?yàn)樗x病人更近。具有接觸陣列特征的連接器使這成為可能。
彈簧探針PGA技術(shù)
彈簧探頭具有非常長的配合周期,通常高于傳統(tǒng)的針插座接觸系統(tǒng)。彈簧探頭的使用使非常昂貴的核磁共振系統(tǒng)能夠滿負(fù)荷運(yùn)行。 Smiths Interconnect公司開發(fā)了配合周期超過60000次的非磁性彈簧探頭,用于核磁共振系統(tǒng)。
使用彈簧探頭網(wǎng)格陣列還提供了更強(qiáng)的通用性和定制選項。MRI設(shè)計者可以定制引腳數(shù)量,并針對特定頻率設(shè)計優(yōu)化連接器的性能。這種策略有助于節(jié)省尺寸、重量和成本,同時保持同軸電纜通道的性能。彈簧探頭網(wǎng)格陣列也簡化了電纜終止方式。
比較選定應(yīng)用中PGA和同軸接觸連接器的相對尺寸,PGA觸點(diǎn)僅占傳統(tǒng)同軸觸點(diǎn)的一半左右,如下例所示的16和32通道連接器引腳。
彈簧探針PGA的特點(diǎn)和優(yōu)點(diǎn):
* 高密度
* 6萬次的配合周期
* 穩(wěn)定的接觸電阻
* 接觸點(diǎn)抗損傷
* 觸點(diǎn)密封程度高
* 非磁性組件,防止可能扭曲圖像的“偽影”
射頻MRI連接器的性能要求:
* 相對磁滲透率(小于0.00005µr)
* 插入損耗(大于-0.2dB,至12.5MHz;大于-0.3dB,至135MHz)
* 返回?fù)p耗(小于-33dB,至12.5MHz;小于-20dB,至300MHz)
* 串?dāng)_比率(小于-45dB,高達(dá)12.5MHz)
* 低電平電路電阻(每個觸點(diǎn)小于20mΩ(配合周期壽命前后)
* 60k配合周期
如圖3所示,一個典型的16通道PGA布局,包含32個探頭觸點(diǎn),其中16個是信號信號,16個是返回信號。
為了驗(yàn)證PGA模式中彈簧探頭的MRI互連技術(shù),Smiths Interconnect公司進(jìn)行了一系列測試,包括磁導(dǎo)率、插入損耗、回程損耗、串?dāng)_比、低電平接觸電阻、連接器耐久性、接觸壽命等測試。測試配置是一個圓形連接器,帶有24個等間距的彈簧探頭,具備12個通道。
MRI設(shè)備測試表明,彈簧探頭網(wǎng)格陣列連接器提供了典型的MRI線圈所需的機(jī)械、電氣和可優(yōu)化的性能,以及MRI系統(tǒng)內(nèi)部連接。此外,該技術(shù)提供了一個非磁性接口,多達(dá)60,000次可靠的配合周期。插入/返回?fù)p耗、串?dāng)_和接觸電阻水平符合MRI系統(tǒng)設(shè)計者要求,使其成為設(shè)計下一代MRI設(shè)備的理想選擇。
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