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DE102019203472B3 - MR-Oberflächenspule - Google Patents

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DE102019203472B3
DE102019203472B3 DE102019203472.1A DE102019203472A DE102019203472B3 DE 102019203472 B3 DE102019203472 B3 DE 102019203472B3 DE 102019203472 A DE102019203472 A DE 102019203472A DE 102019203472 B3 DE102019203472 B3 DE 102019203472B3
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stiffening
surface coil
stiffening device
coil
thermorheological
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DE102019203472.1A
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Andreas Greiser
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Siemens Healthineers Ag De
Original Assignee
Siemens Healthcare GmbH
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    • GPHYSICS
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Abstract

In eine mechanisch biegsame MR-Oberflächenspule (1) ist mindestens eine einstellbare Versteifungseinrichtung (5) integriert. Die Versteifungseinrichtung (5) kann insbesondere mindestens ein zumindest in einer Oberflächenrichtung (x, y) der MR-Oberflächenspule (1) ausgedehntes Versteifungsvolumen aus magnetorheologischem, elektrorheologischem oder thermorheologischem Material aufweisen. Die Erfindung ist insbesondere vorteilhaft anwendbar auf MR-Oberflächenspulen zur Positionierung an Gliedmaßen, insbesondere zu deren Umwicklung.

Description

  • Die Erfindung betrifft eine mechanisch biegsame Körper- oder Oberflächenspule zur Verwendung in der Magnetresonanztomographie („MR-Oberflächenspule“). Die Erfindung ist insbesondere anwendbar auf MR-Oberflächenspulen zur Positionierung an Gliedmaßen.
  • Mechanisch biegsame MR-Oberflächenspulen werden von verschiedenen Herstellern angeboten. Diese MR-Oberflächenspulen weisen eine z.B. deckenartige Grundform auf, bei der in einer Textilhülle mechanisch biegsame oder flexible MR-Einzelspulen untergebracht sind und die daher auch insgesamt biegsam ist, z.B. auch faltbar usw. Biegsame MR-Oberflächenspulen können sich daher bei Auflage flexibel einem zu untersuchenden Körper anpassen. Sie sollten während einer MR-Messung jedoch auch möglichst stabil sein, beispielsweise dann, wenn die Spulen um die Gliedmaßen eines Patienten herumgewickelt werden sollen. Dies geschieht zurzeit durch die Verwendung von außenseitig angebrachten Halterungsbändern wie Gurten oder Klettbändern.
  • Die Druckschrift DE 10 2010 023 844 A1 beschreibt eine Lokalspulenanordnung, die in einem ersten Zustand starr und einem zweiten Zustand flexibel ist, wobei mittels einer Versteifungsanordnung zwischen diesen Zuständen gewechselt werden kann. Die Druckschrift KR 10 2016 0 101 698 A beschreibt einen Zubehöranschluss zum Anschluss einer Spule an einem Magnetresonanzgerätgerät. Die Druckschrift US 2010 / 0 095 762 A1 beschreibt eine Hochfrequenzantenne zum Senden und Empfangen mit veränderlichen Sende/Empfangs-Parametern.
  • Eine Nutzung von Halterungsbändern zur genauen Positionierung der biegsamen MR-Oberflächenspulen ist jedoch in Bezug auf den dazu nötigen Arbeitsablauf (Workflow und Setup) vergleichsweise aufwändig. Auch können sich die MR-Oberflächenspulen während einer MR-Messung verrutschen.
  • Es ist die Aufgabe der vorliegenden Erfindung, die Nachteile des Standes der Technik zumindest teilweise zu überwinden und insbesondere eine Möglichkeit bereitzustellen, biegsame MR-Oberflächenspulen auf besonders einfache und effektive Weise positionsgenau an zu untersuchende Körper so anzubringen, dass sie während einer MR-Messung möglichst stabil bleiben.
  • Diese Aufgabe wird gemäß den Merkmalen der unabhängigen Ansprüche gelöst. Bevorzugte Ausführungsformen sind insbesondere den abhängigen Ansprüchen entnehmbar.
  • Die Aufgabe wird gelöst durch eine mechanisch biegsame MR-Oberflächenspule, wobei in die MR-Oberflächenspule mindestens eine einstellbare Versteifungseinrichtung integriert ist, wobei die Versteifungseinrichtung gemäß zumindest einer der folgenden drei Varianten ausgebildet ist.
  • In einer ersten Variante weist die Versteifungseinrichtung mindestens ein zumindest in einer Oberflächenrichtung der MR-Oberflächenspule ausgedehntes Versteifungsvolumen aus magnetorheologischem und/oder thermorheologischem Material auf.
  • In einer zweiten Variante weist die Versteifungseinrichtung mindestens ein zumindest in einer Oberflächenrichtung der MR-Oberflächenspule ausgedehntes Versteifungsvolumen aus elektrorheologischem Material sowie mindestens eine Spannungsversorgungseinrichtung zum Anlegen einer elektrischen Spannung am Ort des magnetorheologischen Materials zu dessen Versteifung auf.
  • In einer dritten Variante weist die Versteifungseinrichtung mehrere gegeneinander wahlweise bewegliche und fixierbare feste Elemente aufweist, wobei die festen Elemente zueinander bewegliche Magnete sind, die bei Anlegen eines Magnetfelds zu ihrer Fixierung gegeneinander verschiebbar sind.
  • Während bei der Fixierung einer herkömmlichen MR-Oberflächenspule mit Halterungsbändern die MR-Oberflächenspule selbst flexibel bleibt, ermöglicht die Versteifungseinrichtung eine gezielte Versteifung bzw. Verringerung der Flexibilität der MR-Oberflächenspule selbst. Dadurch kann auf eine Fixierung der MR-Oberflächenspule mit Halterungsbändern verzichtet werden („gurtlose MR-Oberflächenspule“), oder es wird ein Verrutschen der MR-Oberflächenspule insbesondere auch außerhalb der Halterungsbänder verhindert. Die Ausgestaltung als einstellbare Versteifungseinrichtung umfasst insbesondere, dass die Steifigkeit der Versteifungseinrichtung von einer externen Instanz (z.B. Bedienpersonal und/oder automatisch durch ein MR-System) gezielt einstellbar ist. Durch die Versteifungseinrichtung kann die MR-Oberflächenspule also wahlweise in einem mechanisch biegsameren Zustand belassen werden oder versteift werden.
  • Dies wiederum ermöglicht eine besonders präzise Anordnung der MR-Oberflächenspule an einem zu untersuchenden Körper, z.B. weil sie nach Versteifung nicht mehr oder nur noch in einem geringeren Maß von dem entsprechenden Körperteil heruntergleiten kann. Dadurch wird vorteilhafterweise auch die Wahrscheinlichkeit eines Verrutschens während einer MR-Messung verringert. Darüber hinaus benötigt Bedienpersonal weniger Zeit zur Anbringung der MR-Oberflächenspule an einem zu untersuchenden Körper als bei Befestigung mit Halterungsbändern, was eine Effektivität des Arbeitsablaufs verbessert.
  • Es ist eine Weiterbildung, dass die Versteifungseinrichtung in die MR-Oberflächenspule integriert ist. So wird der Vorteil erreicht, dass die MR-Oberflächenspule weiterhin einfach auflegbar ist, insbesondere beidseitig. Auch kann so eine Versteifung der Versteifungseinrichtung besonders effektiv in eine Versteifung der MR-Oberflächenspule als solcher umgesetzt werden. Diese Weiterbildung kann insbesondere umfassen, dass die Versteifungseinrichtung - ggf. bis auf Zuleitungen oder Betätigungs- oder Bedienelemente - vollständig von der z.B. aus Textil bestehenden Hülle oder dem Mantel der MR-Oberflächenspule umgeben ist.
  • Es ist eine Weiterbildung, dass die Versteifungseinrichtung zwei einstellbare Steifigkeitsstufen aufweist, z.B. biegsam und steif. Alternativ kann die Versteifungseinrichtung mehr als zwei Steifigkeitsstufen aufweisen, z.B. biegsam / mittel / steif. Dies kann einen Ablauf zum Anlegen der MR-Oberflächenspule weiter vereinfachen und damit effektiver gestalten. Alternativ lässt sich die Steifigkeit der Versteifungseinrichtung stufenlos einstellen, insbesondere zwischen zwei Endwerten. Unter Steifigkeit kann insbesondere eine Biegesteifigkeit verstanden werden.
  • Es ist eine Ausgestaltung, dass die Versteifungseinrichtung mindestens ein zumindest in einer Oberflächenrichtung der MR-Oberflächenspule ausgedehntes Versteifungsvolumen aus magnetorheologischem Material aufweist. So wird der Vorteil erreicht, dass sich die Versteifung besonders einfach durch Anlegen eines Magnetfelds an das magnetorheologische Material erreichen lässt.
  • Unter einem Versteifungsvolumen kann dann insbesondere ein Volumen verstanden werden, welches das magnetorheologische Material aufweist. Das magnetorheologische Material kann von einer leicht biegsamen Hülle oder Mantel umgeben sein, die insbesondere aus nichtmagnetischem Material wie Kunststofffolie usw. besteht. Das Versteifungsvolumen kann auch als ein mit magnetorheologischem Material gefülltes Versteifungselement angesehen werden.
  • Die Versteifungseinrichtung kann ein oder mehrere Versteifungsvolumina aufweisen.
  • Unter einer Oberflächenrichtung kann insbesondere eine Richtung entlang der Oberfläche, Ebene oder Flachseite der typischerweise dünnen MR-Oberflächenspule verstanden werden. Beispielsweise kann das Versteifungsvolumen ein längliches, bei Ausdehnung in nur einer Oberflächenrichtung insbesondere auch geradliniges, Volumen sein. Jedoch ist die Form des Versteifungsvolumens nicht beschränkt und kann insbesondere in der Ebene oder Fläche der MR-Oberflächenspule beliebig geformt sein, z.B. als ein länglicher Streifen, als mehrere zueinander parallel und/oder schräg verlaufende Streifen, kammförmig, gitterförmig, ringförmig, rechteckig, freiförmig usw.
  • Es ist eine Weiterbildung, dass das magnetorheologische Material eine magnetorheologische Flüssigkeit und/oder ein magnetorheologisches Elastomermaterial ist, z.B. eine Suspension von magnetisch polarisierbaren Partikeln (z.B. Carbonyleisenpulver), die in einer Trägerflüssigkeit bzw. in einer Elastomermatrix fein verteilt sind.
  • Es ist eine Ausgestaltung, dass die Versteifungseinrichtung mindestens eine aktivierbare Magnetfeld-Erzeugungseinrichtung zur Erzeugung eines Magnetfelds am Ort des magnetorheologischen Materials zu dessen Versteifung aufweist. So wird der Vorteil erreicht, dass sich die Versteifung des magnetorheologischen Materials besonders zuverlässig erreichen lässt. Eine Magnetfeld-Erzeugungseinrichtung kann ein oder mehrere Magnete aufweisen, insbesondere ein oder mehrere elektrische Spulen. Die Verwendung elektrischer Spulen weist den Vorteil auf, dass sie im Gegensatz zu Permanentmagneten abschaltbar sind und sich zudem in einer Weiterbildung der Grad der Steifigkeit des magnetorheologischen Materials über den in die Spule(n) geleiteten Strom stufenlos einstellen lässt. Das Aktivieren der Magnetfeld-Erzeugungseinrichtung umfasst also insbesondere ein Bestromen mindestens einer elektrischen Spule, die daraufhin ein Magnetfeld am Ort des magnetorheologischen Materials erzeugt. Zur Bestromung der mindestens einen elektrischen Spule können entsprechende Stromversorgungsleitungen aus der MR-Oberflächenspule herausgeführt sein.
  • Es ist eine Weiterbildung, dass die zur Versteifung des Versteifungsvolumens verwendete mindestens eine elektrische Spule eine dedizierte elektrische Spule ist, also keine weitere Funktion hat. Es ist eine Weiterbildung, dass die zur Versteifung des Versteifungsvolumens verwendete mindestens eine elektrische Spule mindestens eine MR-Einzelspule der MR-Oberflächenspule ist.
  • Es ist eine zur Erreichung einer konstruktiv besonders einfach ausgestaltbaren Versteifungseinrichtung vorteilhafte Ausgestaltung, dass die Versteifungseinrichtung „anregungselementlos“ ausgestaltet ist, d.h., selbst keine Magnetfeld-Erzeugungseinrichtung aufweist. Das magnetorheologische Material kann dann z.B. durch das Grundfeld oder BO-Feld eines MR-Systems oder MR-Scanners versteift werden. Das die Versteifung auslösende Magnetfeld ist also ein in Bezug auf die MR-Oberflächenspule extern erzeugtes Magnetfeld und durchstrahlt die MR-Oberflächenspule. Diese Ausgestaltung ergibt den Vorteil, dass keine zusätzliche Infrastruktur z.B. zur Stromversorgung oder Signalübertragung notwendig ist und ein Anwender die Versteifung oder Verhärtung nicht aktiv auslösen oder einzustellen braucht.
  • Es ist eine Ausgestaltung, dass die Versteifungseinrichtung mindestens ein zumindest in einer Oberflächenrichtung der Oberflächenspule ausgedehntes Versteifungsvolumen aus elektrorheologischem Material sowie mindestens eine Spannungsversorgungseinrichtung zum Anlegen einer elektrischen Spannung am Ort des magnetorheologischen Materials zu dessen Versteifung aufweist. So lässt sich eine - in einer Variante stufenlos einstellbare - zuverlässige Versteifung der MR-Oberflächenspule mit konstruktiv besonders einfachen Mitteln erreichen. Das Versteifungsvolumen kann auch als ein mit elektrorheologischem Material gefülltes Versteifungselement angesehen werden. Die Spannungsversorgungseinrichtung kann z.B. zwei oder mehr voneinander beabstandete elektrische Kontakte aufweisen, die mit dem elektrorheologischen Material in Kontakt stehen und die insbesondere mittels einer nach außen geführten elektrischen Versorgungsleitung mit einer elektrischen Spannung beaufschlagbar sind. Es ist eine Weiterbildung, dass das elektrorheologische Material eine elektrorheologische Flüssigkeit ist, z.B. ein Aluminiumsalze der Stearinsäure, auf Basis von Polymerpartikeln usw.
  • Es ist eine Ausgestaltung, dass die Versteifungseinrichtung mindestens ein zumindest in einer Oberflächenrichtung der Oberflächenspule ausgedehntes Versteifungsvolumen aus thermorheologischem Material aufweist. So ergibt sich der Vorteil, dass sich eine Versteifung auch durch Wärmeeintrag erreichen lässt, was sich insbesondere vorteilhafterweise ohne Erzeugung von Magnetfeldern erreichen lässt. Das Versteifungsvolumen kann auch als ein mit thermorheologischem Material gefülltes Versteifungselement angesehen werden.
  • Es ist eine Ausgestaltung, dass die Versteifungseinrichtung mindestens eine Erwärmungseinrichtung (Wärmequelle) zum Erwärmen des thermorheologischen Materials zu dessen Versteifung aufweist. Dies ermöglicht eine besonders zuverlässige Versteifung. Die Erwärmungseinrichtung kann z.B. ein Widerstandsheizelement sein.
  • Es ist eine Ausgestaltung, dass die Versteifungseinrichtung wärmequellenlos ausgebildet ist, also selbst keine Erwärmungseinrichtung aufweist. So lässt sich eine besonders einfach aufgebaute Versteifungseinrichtung bereitstellen. Die zur Versteifung notwendige Wärme kann z.B. von einer externen IR-Quelle bereitgestellt werden, z.B. einem IR-Strahler.
  • Es ist eine Ausgestaltung, dass das thermorheologische Material bei normaler Oberflächentemperatur der Haut eines Menschen (ca. 32°C bis 34°C) eine merkliche Versteifung im Vergleich zu Raumtemperatur (typischerweise nicht mehr als 25°C) zeigt. So wird der Vorteil erreicht, dass die MR-Oberflächenspule bei Auflegen auf einen menschlichen Körper aufgrund der über dessen Haut abgegebenen Wärme versteift. Eine weitere Einrichtung zur Einbringung von Wärme in das Versteifungsvolumen braucht nicht vorgesehen zu sein, kann aber vorgesehen sein.
  • Die obigen Versteifungseinrichtung können also allgemein mindestens eine Anregungseinrichtung (Magnetfeld-Erzeugungseinrichtung, Spannungsversorgungseinrichtung, Erwärmungseinrichtung) zur Versteifung eines entsprechenden rheologischen Materials aufweisen.
  • Es ist eine Weiterbildung, dass mindestens ein Versteifungsvolumen mindestens ein dielektrisches Elastomermaterial als Versteifungsmaterial aufweist.
  • Es ist eine Ausgestaltung, dass die Versteifungseinrichtung mehrere gegeneinander wahlweise bewegliche und fixierbare feste Elemente aufweist. So lässt sich vorteilhafterweise eine besonders stabile Versteifungseinrichtung bereitstellen. Die Versteifungseinrichtung lässt sich insbesondere so einstellen, dass die festen (d.h., nicht verbiegbaren oder permanent steifen) Elemente entweder gegeneinander beweglich, insbesondere auch drehbar, sind oder gegeneinander fixiert sind.
  • Es ist eine Ausgestaltung, dass die festen Elemente mechanisch gegeneinander fixierbar sind, beispielsweise durch mechanisches Verkeilen. Es ist eine Weiterbildung, dass die Versteifungseinrichtung eine flexible Welle aufweist, wobei die festen Elemente durch Drehen der Welle z.B. senkrecht zu einer Verbiegungsrichtung durch Verkeilen zueinander mechanisch fixiert werden. Das Drehen der Welle kann z.B. durch einen Hebelmechanismus oder durch einen geeigneten elektrischen oder pneumatischen Antrieb umgesetzt werden.
  • Die festen Elemente der Versteifungseinrichtung können z.B. in Reihe angeordnet sein.
  • Es ist eine Ausgestaltung, dass die festen Elemente, sondern zueinander bewegliche, insbesondere drehbare Magnete sind, die sich beim Eintritt in das BO-Feld des MR-Scanners verschieben und so in ihrer Lage fixiert werden. Die Fixierung kann durch Kraft- und/oder Formschluss erreicht werden.
  • Es ist eine Ausgestaltung, dass die Versteifungseinrichtung mehrere aktorisch oder motorisch gegeneinander bewegliche Elemente aufweist. So kann eine besonders zielgenaue Verformung der MR-Oberflächenspule eingestellt werden. Beispielsweise kann eine aktive „robotische“ Verformung der MR-Oberflächenspule vorgesehen sein. Dabei können sich die gegeneinander beweglichen Elemente insbesondere ähnlich wie eine Hand eines Roboters schließen und öffnen lassen. Eine Anformung der MR-Oberflächenspule an den Körper kann (z.B. auf Basis von Körperdaten des Patienten) automatisch erfolgen und/oder integrierte Sensoren können die Verformung stoppen, sobald eine Zielform und/oder ein Widerstand erreicht ist.
  • Die oben beschriebenen Eigenschaften, Merkmale und Vorteile dieser Erfindung sowie die Art und Weise, wie diese erreicht werden, werden klarer und deutlicher verständlich im Zusammenhang mit der folgenden schematischen Beschreibung von Ausführungsbeispielen, die im Zusammenhang mit den Zeichnungen näher erläutert werden. Dabei können zur Übersichtlichkeit gleiche oder gleichwirkende Elemente mit gleichen Bezugszeichen versehen sein.
    • 1 zeigt in Draufsicht eine Skizze einer MR-Oberflächenspule 1 gemäß einem ersten Ausführungsbeispiel;
    • 2 zeigt die Oberflächenspule 1 gemäß dem ersten Ausführungsbeispiel als Schnittdarstellung in Frontalansicht;
    • 3 zeigt in Draufsicht eine Skizze einer MR-Oberflächenspule 8 gemäß einem zweiten Ausführungsbeispiel; und
    • 4 zeigt in Draufsicht eine Skizze einer MR-Oberflächenspule 9 gemäß einem dritten Ausführungsbeispiel.
  • 1 zeigt in Draufsicht eine Skizze einer deckenförmigen MR-Oberflächenspule 1 auf eine Oberfläche oder Ebene entsprechend einer Flachseite. 2 zeigt die Oberflächenspule 1 als Schnittdarstellung in Frontalansicht auf die in 1 angedeutete Schnittebene II-II.
  • Die Oberflächenrichtungen der Flachseite entsprechen einer x-Achse und einer y-Achse. Eine Dicke entlang einer z-Achse ist merklich kleiner, insbesondere um mindestens einen Größenordnung kleiner, als die Ausdehnung der MR-Oberflächenspule 1 entlang ihrer Oberflächenrichtungen.
  • Die MR-Oberflächenspule 1 weist eine biegsame (Außen-)Hülle 2, insbesondere aus Textil, auf, in der sich mehrere biegsame MR-Einzelspulen 3 befinden. Die MR-Einzelspulen 3 können Sende- und/oder Empfangsspulen sein. Die MR-Einzelspulen 3 sind über einen Signalanschluss 4 mit einem MR-System datentechnisch und versorgungstechnisch koppelbar. Diese MR-Oberflächenspule 1 ist unter Schwerkrafteinfluss biegsam, so dass sie sich bei Auflegen auf einen zu untersuchenden Körper daran anschmiegt.
  • Zusätzlich zu herkömmlichen MR-Oberflächenspulen weist die MR-Oberflächenspule 1 eine Versteifungseinrichtung 5 auf. Die Versteifungseinrichtung 5 ist hier bei flach aufliegender MR-Oberflächenspule 1 geradlinig länglich geformt und entlang der y-Achse ausgerichtet. Die Versteifungseinrichtung 5 ist gezielt versteifbar und entsteifbar, wobei sie im biegsamen Zustand die Biegesteifigkeit der MR-Oberflächenspule 1 um die x-Achse nicht oder nicht wesentlich erhöht, aber im versteiften Zustand die Biegesteifigkeit der MR-Oberflächenspule 1 um die x-Achse merklich erhöht, insbesondere so weit, dass sich die MR-Oberflächenspule 1 im Bereich der Versteifungseinrichtung 5 unter Schwerkraft dann nicht mehr biegt.
  • Die Versteifungseinrichtung 5 kann beispielsweise eine mit magnetorheologischem Material, elektrorheologischem Material und/oder thermorheologischem Material als Versteifungsvolumen gefüllte Hülle oder Mantel aufweisen, die z.B. mit der Hülle 2 vernäht sein kann.
  • In einer Weiterbildung weist die Versteifungseinrichtung 5 mindestens eine Anregungseinrichtung 6 auf, bei deren Betätigung oder Aktivierung sich das Versteifungsvolumen versteift. Nach Aussetzen der Betätigung bzw. nach Deaktivierung begibt sich das Versteifungsvolumen wieder in seinen biegsamen Zustand, ggf. nach einer Verzögerung. Die mindestens eine Anregungseinrichtung 6 kann je nach Art des Versteifungsvolumens z.B. eine Magnetfeld-Erzeugungseinrichtung (insbesondere mit einem oder mehreren Elektromagneten), eine Spannungsversorgungseinrichtung oder eine Erwärmungseinrichtung mit mindestens einer elektrisch betriebenen Wärmequelle sein. Die Magnetfeld-Erzeugungseinrichtung kann in einer Weiterbildung die MR-Einzelspulen 3 als Anregungseinrichtungen 6 nutzen, zumindest so lange, bis die Versteifungseinrichtung 5 durch das BO-Feld eines MR-Scanners durchdrungen wird.
  • Für den Fall, dass das Versteifungsvolumen magnetorheologisches Material oder thermorheologisches Material aufweist, kann die Versteifungseinrichtung auch anregungselementlos ausgestaltet sein, d.h., keine Anregungseinrichtungen 6 aufweisen. Die Versteifung des magnetorheologischen Materials kann dann durch das BO-Feld des MR-Scanners erfolgen. Die Versteifung des thermorheologischen Materials kann z.B. durch Bestrahlung mit einem externen IR-Strahler oder durch Erwärmung bei Berührung mit der Haut eines Patienten erfolgen.
  • Alternativ oder zusätzlich zur Ausgestaltung der Versteifungseinrichtung 5 mit materialgefüllten rheologischen Versteifungsvolumina kann sie mehrere, hier in Reihe entlang der y-Achse, angeordnete feste oder permanent steife Elemente (o. Abb.) aufweisen, die zumindest um die x-Achse gegeneinander drehbar oder verschwenkbar sind. Sie können z.B. über Gelenke miteinander verbunden sein. In einer Weiterbildung kann entlang der Reihe der festen Elemente eine um ihre Längsachse drehbare Welle (o. Abb.) vorhanden sein. Durch Drehung der Welle um ihre Längsachse lassen sich die festen Elemente verkeilen und dadurch mechanisch gegeneinander fixieren. Durch Drehung der Welle in die andere Richtung lässt sich die Verkeilung wieder aufheben.
  • Alternativ oder zusätzlich können die festen Elemente zueinander bewegliche Magnete sein, die bei Anlegen eines Magnetfelds (z.B. einer Magnetfeld-Erzeugungseinrichtung und/oder des B0-Felds) zu ihrer Fixierung gegeneinander verschiebbar und dadurch z.B. gegeneinander kraft- und/oder formschlüssig miteinander verbunden werden.
  • Auch ist es möglich, dass die Versteifungseinrichtung 5 mehrere aktorisch oder motorisch gegeneinander bewegliche, insbesondere gegeneinander drehbare oder schwenkbare, Elemente, die insbesondere selbst permanent steif sind, aufweist.
  • Die Signale zum Betätigen der Anregungseinrichtung 6 (z.B. eine elektrische Spannung oder ein elektrischer Strom) können z.B. über den Signalanschluss 4 und/oder durch dedizierte elektrische Leitungen 7 bereitgestellt werden.
  • 3 zeigt in Draufsicht eine Skizze einer MR-Oberflächenspule 8 gemäß einem zweiten Ausführungsbeispiel in vereinfachter Darstellung ohne MR-Einzelspulen 3, Signalanschluss 4 und Anregungseinrichtung 6. Die MR-Oberflächenspule 8 weist nun mehrere der Versteifungseinrichtungen 5 der MR-Oberflächenspule 1 in zueinander paralleler Anordnung auf. Dadurch wird es ermöglicht, eine Biegung der MR-Oberflächenspule 8 um ihre x-Achse (wie in 2 durch die gebogenen Pfeile angedeutet) entlang praktisch der gesamten der x-Achse gezielt zu erschweren bzw. sogar praktisch ganz zu unterbinden. Eine Biegsamkeit der MR-Oberflächenspule 8 um die y-Achse bleibt hingegen erhalten.
  • Alternativ können die Versteifungseinrichtungen 5 auch in x-Richtung parallel zueinander ausgerichtet sein, parallel zueinander schräg verlaufen, oder zueinander angeschrägt ausgerichtet sein, usw.
  • 4 zeigt in Draufsicht eine Skizze einer MR-Oberflächenspule 9 gemäß einem dritten Ausführungsbeispiel. Die MR-Oberflächenspule 9 unterscheidet sich von den MR-Oberflächenspulen 1 und 8 durch eine in beiden Oberflächenrichtungen entsprechend der x-Achse und der y-Achse ausgedehnte gitterförmige Versteifungseinrichtung 5. Dadurch wird erreicht, dass bei ihrer Versteifung eine Biegsamkeit der MR-Oberflächenspule 8 sowohl um die x-Achse als auch um die y-Achse eingeschränkt wird.
  • Obwohl die Erfindung im Detail durch die gezeigten Ausführungsbeispiele näher illustriert und beschrieben wurde, so ist die Erfindung nicht darauf eingeschränkt und andere Variationen können vom Fachmann hieraus abgeleitet werden, ohne den Schutzumfang der Erfindung zu verlassen.
  • So kann eine Versteifungseinrichtung allgemein als Ganzes oder nur lokal versteift werden. So kann bei Vorliegen eines Versteifungsvolumens das ganze Versteifungsmaterial versteift werden oder das Versteifungsmaterial nur an einer oder mehreren Stellen lokal versteift werden und ansonsten biegsam bleiben.
  • Auch können bei Vorliegen mehrerer Versteifungseinrichtungen diese selektiv versteift werden, d.h., wahlweise nur eine Versteifungseinrichtung, mehrere Versteifungseinrichtungen oder alle Versteifungseinrichtungen versteift werden, und zwar in einer Weiterbildung jeweils als Ganzes oder nur lokal.
  • Allgemein kann unter „ein“, „eine“ usw. eine Einzahl oder eine Mehrzahl verstanden werden, insbesondere im Sinne von „mindestens ein“ oder „ein oder mehrere“ usw., solange dies nicht explizit ausgeschlossen ist, z.B. durch den Ausdruck „genau ein“ usw.

Claims (11)

  1. Mechanisch biegsame MR-Oberflächenspule (1; 8; 9), wobei in die MR-Oberflächenspule (1; 8; 9) mindestens eine einstellbare Versteifungseinrichtung (5; 10) integriert ist, wobei die Versteifungseinrichtung (5; 10) mindestens ein zumindest in einer Oberflächenrichtung (x, y) der MR-Oberflächenspule (1; 8; 9) ausgedehntes Versteifungsvolumen aus magnetorheologischem und/oder thermorheologischem Material aufweist.
  2. MR-Oberflächenspule (1; 8; 9) nach Anspruch 1, wobei die Versteifungseinrichtung (5; 10) mindestens eine aktivierbare Magnetfeld-Erzeugungseinrichtung zur Erzeugung eines Magnetfelds am Ort des magnetorheologischen Materials zu dessen Versteifung aufweist.
  3. MR-Oberflächenspule (1; 8; 9) nach Anspruch 1, wobei die Versteifungseinrichtung anregungselementlos ausgestaltet ist.
  4. Mechanisch biegsame MR-Oberflächenspule (1; 8; 9), wobei in die MR-Oberflächenspule (1; 8; 9) mindestens eine einstellbare Versteifungseinrichtung (5; 10) integriert ist, wobei - die Versteifungseinrichtung (5; 10) mindestens ein zumindest in einer Oberflächenrichtung (x, y) der MR-Oberflächenspule (1; 8; 9) ausgedehntes Versteifungsvolumen aus elektrorheologischem Material sowie - mindestens eine Spannungsversorgungseinrichtung zum Anlegen einer elektrischen Spannung am Ort des magnetorheologischen Materials zu dessen Versteifung aufweist.
  5. Mechanisch biegsame MR-Oberflächenspule (1; 8; 9), wobei in die MR-Oberflächenspule (1; 8; 9) mindestens eine einstellbare Versteifungseinrichtung (5; 10) integriert ist, wobei die Versteifungseinrichtung (5; 10) mindestens ein zumindest in einer Oberflächenrichtung (x, y) der MR-Oberflächenspule (1; 8; 9) ausgedehntes Versteifungsvolumen aus thermorheologischem Material aufweist.
  6. MR-Oberflächenspule (1; 8; 9) nach Anspruch 5, wobei die Versteifungseinrichtung (5; 10) mindestens eine Erwärmungseinrichtung zum Erwärmen des thermorheologischen Materials zu dessen Versteifung aufweist.
  7. MR-Oberflächenspule (1; 8; 9) nach Anspruch 5, wobei die Versteifungseinrichtung (5; 10) wärmequellenlos ausgebildet ist.
  8. MR-Oberflächenspule (1; 8; 9) nach einem der Ansprüche 5 bis 7, wobei das thermorheologische Material bei einer Oberflächentemperatur menschlicher Haut eine merkliche Versteifung im Vergleich zu Raumtemperatur zeigt.
  9. MR-Oberflächenspule (1; 8; 9) nach einem der vorangehenden Ansprüche, wobei die Versteifungseinrichtung (5; 10) mehrere gegeneinander wahlweise bewegliche und fixierbare feste Elemente aufweist, wobei die festen Elemente mechanisch gegeneinander fixierbar sind, insbesondere durch mechanisches Verkeilen.
  10. Mechanisch biegsame MR-Oberflächenspule (1; 8; 9), wobei in die MR-Oberflächenspule (1; 8; 9) mindestens eine einstellbare Versteifungseinrichtung (5; 10) integriert ist, wobei die Versteifungseinrichtung (5; 10) mehrere gegeneinander wahlweise bewegliche und fixierbare feste Elemente aufweist, wobei die festen Elemente zueinander bewegliche Magnete sind, die bei Anlegen eines Magnetfelds zu ihrer Fixierung gegeneinander verschiebbar sind.
  11. MR-Oberflächenspule (1; 8; 9) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei die Versteifungseinrichtung (5; 10) mehrere aktorisch gegeneinander bewegliche Elemente aufweist.
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