[发明专利]用于影响和/或检测磁性颗粒的装置和方法

说明书

技术领域

本发明涉及用于影响和/或检测作用区域中的磁性颗粒的装置。本发明还涉及相对应的方法、用于这样的装置的驱动场生成器单元以及计算机程序。

背景技术

根据德国专利申请DE 101 51 778 A1已知这种类型的装置。在该公开所描述的装置中，首先生成具有磁场强度的空间分布的磁选择场，从而在检查区(zone)中形成具有相对低的磁场强度的第一子区以及具有相对高的磁场强度的第二子区。然后偏移检查区中子区的空间位置，以使得检查区中颗粒的磁化局部地改变。记录取决于检查区中的磁化的信号，该磁化已经受到子区的空间位置偏移的影响，并且从这些信号中提取关于检查区中磁性颗粒的空间分布的信息，从而能够形成该检查区的图像。这样的装置的优点在于其能够用于以无损的方式、不会造成任何损害而且以高空间分辨率，既可接近检查对象的表面又可远离检查对象的表面，来检查任何检查对象——例如人体。

根据Gleich，B.和Weizenecker，J.(2005)在Nature第435卷第1214-1217页的“Tomographic imaging using the nonlinear response of magnetic particles”已知一种类似的装置和方法。该公开所描述的用于磁性颗粒成像(MPI)的装置和方法利用小磁性颗粒的非线性磁化曲线。

通常，这样MPI装置的驱动装置包括驱动场线圈单元和驱动场生成器单元。为了适应于序列，MPI需要由驱动场生成器单元提供的高无功功率(reactive power)。通常，使用切换放大器来生成高无功功率。这一放大器在电容器中基带处(即在零频率或者接近零的频率)存储无功能量。为了执行这一操作，切换元件不得不在处于操作频率数量级的频率下操作，即100kHz或者更高。在该频率下的切换损失已经相对较高。而且，该装置产生强的高谐波，这意味着使用大的滤波器以及甚至更高的无功功率。

WO 2008/078244 A2公开一种用于影响和/或检测磁性颗粒的装置，一种用于校准这样的装置的方法以及用于影响和/或检测作用区域中的磁性颗粒的方法。所述装置具体包括利用耦合装置向驱动信号链(chain)和/或向检测信号链提供补偿信号以增强信噪比的补偿控制器。在这样的装置中存在的一个信号检测问题在于由于存在磁驱动场而导致的接收装置中的感应电压。该感应电压通常大于检测信号的(有用并且仅感兴趣的)信号电压。该装置的测量原理依赖以下事实：具有专有频率的磁驱动场影响发送出不仅包括这一频率而且包括更高谐波的信号的磁性颗粒。测量这些谐波。因此，在所谓的驱动信号链或者在所谓的检测信号链中，驱动场本身的频谱不必包含专有频率的更高谐波或者不得不消除或者补偿专有频率的更高谐波。特别是，优选在将补偿信号耦合到驱动信号链和/或检测信号链之前对该补偿信号进行滤波。这提供了向驱动信号链和/或检测信号链中的信号增加噪声的最低可能部分的可能性。在该上下文中，术语“驱动信号链”表明不同的级(stage)，例如放大级、滤波级等等，以便生成馈送到驱动装置的驱动信号。同样在本发明的上下文中，术语“检测信号链”表明不同的级，例如放大级、滤波级等等，以便生成由接收装置接收的检测信号。

发明内容

本发明的目的在于提供一种用于影响和/或检测作用区域中的磁性颗粒的装置、相对应的方法、用于这样的装置的驱动场生成器单元以及计算机程序，通过其能够减少硬件元件的数量和损失，特别是在所需的高无功功率的生成中的切换损失。

在本发明的第一方面中，提供一种装置，包括：

-用于生成磁选择场的选择装置，所述磁选择场具有其磁场强度的空间图案，以使得在所述作用区域中形成具有低磁场强度的第一子区和具有较高磁场强度的第二子区，

-驱动装置，用于利用磁驱动场改变所述作用区域中的两个子区的空间位置，以使得磁性材料的磁化局部改变，所述驱动装置包括驱动场线圈单元，

-用于获取检测信号的接收装置，所述检测信号取决于作用区域中的磁化，所述磁化受到第一和第二子区的空间位置的改变的影响，

-驱动场生成器单元，用于生成用于所述驱动场线圈单元的驱动信号，

-用于放大所述驱动信号的驱动信号放大器，

-耦合在所述驱动信号放大器和所述驱动场线圈单元之间的耦合装置，所述耦合装置包括耦合到所述驱动场放大器的输出端的至少一个振荡电路以及耦合在所述至少一个振荡电路的输出端和相应的驱动场线圈单元的输入端之间的无功耦合单元，以及

-用于以可变的操作频率操作所述至少一个振荡电路的控制装置。