发明创造名称:维持梯度线圈驱动器电路中软开关条件的系统和方法
外观设计名称:
决定号:195570
决定日:2019-11-14
委内编号:1F262216
优先权日:2012-09-14
申请(专利)号:201310416651.4
申请日:2013-09-13
复审请求人:通用电气公司
无效请求人:
授权公告日:
审定公告日:
专利权人:
主审员:何晓兰
合议组组长:李璐
参审员:李晓惠
国际分类号:G01R33/20,G01R33/36
外观设计分类号:
法律依据:专利法第22条第3款
决定要点:如果一项权利要求请求保护的技术方案相对于作为最接近现有技术的对比文件公开的技术方案存在区别特征,但是该区别特征属于本领域常用技术手段,则该权利要求请求保护的技术方案相对于该对比文件与本领域常用技术手段的结合不具备创造性。
全文:
本复审请求涉及申请号为201310416651.4,名称为“维持梯度线圈驱动器电路中软开关条件的系统和方法”的发明专利申请(下称本申请)。本申请的申请日为2013年09月13日,优先权日为2012年09月14日,公开日为2014年03月26日。申请人为通用电气公司。
经实质审查,国家知识产权局原审查部门于2018年06月22日发出驳回决定,驳回了本申请,其理由是:权利要求1-19不具备专利法第22条第3款规定的创造性。其中在驳回决定中引用了如下1篇对比文件:
对比文件1:US 2010/0045113A1,公开日为2010年02月25日。
驳回决定所依据的文本为申请日提交的说明书摘要、说明书第1-60段、摘要附图、说明书附图1-10;2018年04月04日提交的权利要求第1-19项 。
驳回决定所针对的权利要求书如下:
“1. 一种系统,包括:
梯度线圈驱动器,其配置成向磁共振成像系统的梯度线圈供应电信号,其中所述梯度线圈驱动器包括:
电子电路,所述电子电路包括:
第一H桥电路,其电耦合于电源,其中所述第一H桥包括:
多个金属氧化物半导体场效应晶体管(MOSFET)开关;
多个二极管,其与每个MOSFET开关并联电耦合,其中所述多个二极管中的每个二极管配置成传导电流以引起跨所述多个MOSFET开关中的一个的源极和漏极的零电压电势;以及
负载,其配置成调节流过所述多个二极管中的每个以及所述多个MOSFET开关中的每个MOSFET开关的电流,其中所述负载包括一个或多个电感器,且改变所述一个或多个电感器的电感值可促进软开关。
2. 如权利要求1所述的系统,包括数字控制器,所述数字控制器配置成向所述MOSFET开关的栅极施加信号以在所述负载的任一侧上实现周期性电压信号,其中所述周期性电压信号的相移角和占空比值由所述数字控制器确定来确定所述电子电路的输出电压信号的特性。
3. 如权利要求2所述的系统,其中,所述输出电压信号的特性包括所述输出电压信号的占空比、所述电压信号的幅度或其组合。
4. 如权利要求1所述的系统,其中,每个MOSFET开关是SiC MOSFET开关。
5. 如权利要求1所述的系统,其中,所述多个MOSFET开关包括设置在所述第一H桥的第一桥臂上的第一和第二MOSFET开关,和设置在所述第一H桥的第二桥臂上的第三和第四MOSFET开关。
6. 如权利要求1所述的系统,其中,所述负载的第一侧上的第一电压参考定位在所述第三和第四MOSFET开关之间的第二桥臂上,并且所述负载的第二侧上的第二电压参考定位在所述第一和第二MOSFET开关之间的第一桥臂上。
7. 如权利要求1所述的系统,其中,所述电子电路包括电耦合于所述电源的第二H桥电路,所述系统包括:
额外的多个MOSFET开关;
额外的多个二极管,其与所述额外的多个MOSFET开关中的每个MOSFET开关并联电耦合,其中所述额外的多个二极管中的每个二极管配置成传导电流以引起跨所述额外的多个MOSFET开关中的一个的源极和漏极的电压电势;以及
额外的负载,其配置成调节流过所述额外的多个二极管中的每个以及所述额外的多个 MOSFET开关中的每个MOSFET开关的电流。
8. 如权利要求1所述的系统,其中,所述多个二极管中的每个二极管配置成将电流从所述多个MOSFET开关中的一个的源极传导到漏极使得跨所述MOSFET的漏极与源极的电压在向所述MOSFET的栅极施加电压来传导电流之前大致上是零。
9. 一种改进装备,包括:
电子电路,其配置成替换梯度线圈驱动器中现有的电子电路,所述梯度线圈驱动器配置成向磁共振成像系统的梯度线圈供应电信号;并且
其中所述电子电路包括:
第一H桥电路,其电耦合于电源,其中所述第一H桥包括:
多个金属氧化物半导体场效应晶体管(MOSFET)开关;
多个二极管,其与每个MOSFET开关并联电耦合,其中所述多个二极管中的每个二极管配置成传导电流以引起跨所述多个MOSFET开关中的一个的源极和漏极的零电压电势;以及
负载,其配置成调节流过所述多个二极管中的每个以及所述多个MOSFET开关中的每个MOSFET开关的电流,其中所述负载包括一个或多个电感器,且改变所述一个或多个电感器的电感值可促进软开关。
10. 如权利要求9所述的装备,其包括数字控制器,所述数字控制器配置成向所述MOSFET开关的栅极施加信号以在所述负载的任一侧上实现周期性电压信号,其中所述周期性电压信号的相移角和占空比值由所述数字控制器确定来确定所述电子电路的输出电压信号的特性。
11. 如权利要求10所述的系统,其中,所述输出电压信号的特性包括所述输出电压信号的占空比、所述电压信号的幅度或其组合。
12. 如权利要求10所述的系统,其中所述多个MOSFET开关包括设置在所述第一H桥的第一桥臂上的第一和第二MOSFET开关,和设置在所述第一H桥的第二桥臂上的第三和第四MOSFET开关,其中所述负载的第一侧上的第一电压参考定位在所述第三和第四MOSFET开关之间的第二桥臂上,并且所述负载的第二侧上的第二电压参考定位在所述第一和第二MOSFET开关之间的第一桥臂上。
13. 如权利要求10所述的系统,其中,所述电子电路包括电耦合于所述电源的第二H桥电路,所述系统包括:
额外的多个MOSFET开关;
额外的多个二极管,其与所述额外的多个MOSFET开关中的每个MOSFET开关并联电耦合,其中所述额外的多个二极管中的每个二极管配置成传导电流以引起跨所述额外的多个 MOSFET开关中的一个的源极和漏极的电压电势;以及
额外的负载,其配置成调节流过所述额外的多个二极管中的每个以及所述额外的多个MOSFET开关中的每个MOSFET开关的电流。
14. 如权利要求10所述的系统,其中,所述多个二极管中的每个二极管配置成将电流从所述多个MOSFET开关中的一个的源极传导到漏极使得跨所述MOSFET的漏极与源极的电压在向所述MOSFET的栅极施加电压来传导电流之前大致上是零。
15. 如权利要求10所述的系统,其中,每个MOSFET开关是SiC MOSFET开关。
16. 如权利要求10所述的系统,其中,所述负载包括一个或多个电感器。
17. 一种磁共振成像(MRI)系统,其包括:
一次场磁体,其配置使患者内的旋磁核处于平衡磁化;
多个梯度线圈,其配置成响应于施加的电压而将位置信息编码到所述旋磁核中;
射频(RF)传送线圈,其配置成扰乱所述旋磁核使其远离它们的平衡磁化;
控制电路,其耦合于所述梯度线圈、所述RF传送线圈和所述多个RF接收线圈,其中所述控制电路配置成向所述梯度、所述RF传送线圈或其的任何组合施加控制信号;以及
电力系统,其配置成驱动施加于所述多个梯度线圈的电压,其中所述电力系统包括:
梯度线圈驱动器电路,其配置成向所述梯度线圈中的至少一个供应电信号,其中所述梯度线圈驱动器包括:
电子电路,所述电子电路包括:
一个或多个H桥电路,其电耦合于电源,其中所述一个或多个H桥每个包括:
多个金属氧化物半导体场效应晶体管(MOSFET)开关;
与每个MOSFET开关并联电耦合的多个二极管,其中所述多个二极管中的每个二极管配置成传导电流以引起跨所述多个MOSFET开关中的一个的源极和漏极的零电压电势;以及
负载,其配置成调节流过所述多个二极管中的每个以及所述多个MOSFET开关中的每个MOSFET开关的电流,其中所述负载包括一个或多个电感器,且改变所述一个或多个电感器的电感值可促进软开关。
18. 如权利要求17所述的系统,其包括:
AC电源,其配置成提供电力;
二极管整流器,其配置成将所述电力的交流转换成直流;以及
高频隔离的DC到DC转换器,其配置成将电力的第一电压转换成电力的第二电压,其中所述转换器配置成向所述第一H桥提供电力。
19. 如权利要求18所述的系统,其中,所述梯度线圈驱动器配置成利用所述MOSFET开关的软开关来防止开关损耗。 ”
驳回决定认为:独立权利要求1、9、17相对于对比文件1的区别均在于:负载配置成调节流过多个二极管中的每个以及多个MOSFET开关中的每个MOSFET开关的电流,以及改变一个或多个电感器的电感值可促进软开关。上述区别是本领域的常用技术手段。因此,独立权利要求1、9、17相对于对比文件1与本领域常用技术手段的结合不具备专利法第22条第3款规定的创造性。从属权利要求2-8、10-16、18-19的附加技术特征或者被对比文件1公开,或者是本领域的常用技术手段,因此均不具备创造性。
申请人通用电气公司(下称复审请求人)对上述驳回决定不服,于2018年10月08日向国家知识产权局提出了复审请求,同时提交了权利要求书的全文修改替换页,其中在驳回决定针对的权利要求书的基础上,在权利要求1和17中增加特征“其给磁共振成像系统的梯度线圈提供电压信号维持软开关条件”,将权利要求9中的特征“所述梯度线圈驱动器配置成向磁共振成像系统的梯度线圈供应电信号”修改为“所述梯度线圈驱动器配置成向磁共振成像系统的梯度线圈供应电信号维持软开关条件”。
复审请求人认为:(1)对比文件1并未公开本申请修改后的权利要求1中的特征“电子电路,其给磁
共振成像系统的梯度线圈提供电压信号维持软开关条件”;本申请中的电子电路可以直接向磁共振成像系统的梯度线圈提供电压信号,而对比文件1中的7和14是用于给PWM逆变器电路供电的,而梯度线圈是通过PWM逆变器输出的电压信号控制的,对比文件 1中的电路7和14并不能相当于本申请中的电子电路。(2)对比文件1并未公开或启示本申请权利要求1所保护的“所述负载包括一个或多个电感器,且改变所述一个或多个电感器的电感值可促进软开关”的技术特征。
复审请求时新修改的权利要求1、9、17如下:
“1. 一种系统,包括:
梯度线圈驱动器,其配置成向磁共振成像系统的梯度线圈供应电信号,其中所述梯度线圈驱动器包括:
电子电路,其给磁共振成像系统的梯度线圈提供电压信号维持软开关条件,且所述电子电路包括:
第一H桥电路,其电耦合于电源,其中所述第一H桥包括:
多个金属氧化物半导体场效应晶体管(MOSFET)开关;
多个二极管,其与每个MOSFET开关并联电耦合,其中所述多个二极管中的每个二极管配置成传导电流以引起跨所述多个MOSFET开关中的一个的源极和漏极的零电压电势;以及
负载,其配置成调节流过所述多个二极管中的每个以及所述多个MOSFET开关中的每个MOSFET开关的电流,其中所述负载包括一个或多个电感器,且改变所述一个或多个电感器的电感值可促进软开关。
9. 一种改进装备,包括:
电子电路,其配置成替换梯度线圈驱动器中现有的电子电路,所述梯度线圈驱动器配置成向磁共振成像系统的梯度线圈供应电信号维持软开关条件;并且
其中所述电子电路包括:
第一H桥电路,其电耦合于电源,其中所述第一H桥包括:
多个金属氧化物半导体场效应晶体管(MOSFET)开关;
多个二极管,其与每个MOSFET开关并联电耦合,其中所述多个二极管中的每个二极管配置成传导电流以引起跨所述多个MOSFET开关中的一个的源极和漏极的零电压电势;以及
负载,其配置成调节流过所述多个二极管中的每个以及所述多个MOSFET开关中的每个MOSFET开关的电流,其中所述负载包括一个或多个电感器,且改变所述一个或多个电感器的电感值可促进软开关。
17. 一种磁共振成像(MRI)系统,其包括:
一次场磁体,其配置使患者内的旋磁核处于平衡磁化;
多个梯度线圈,其配置成响应于施加的电压而将位置信息编码到所述旋磁核中;
射频(RF)传送线圈,其配置成扰乱所述旋磁核使其远离它们的平衡磁化;
控制电路,其耦合于所述梯度线圈、所述RF传送线圈和所述多个RF接收线圈,其中所述控制电路配置成向所述梯度、所述RF传送线圈或其的任何组合施加控制信号;以及
电力系统,其配置成驱动施加于所述多个梯度线圈的电压,其中所述电力系统包括:
梯度线圈驱动器电路,其配置成向所述梯度线圈中的至少一个供应电信号,其中所述梯度线圈驱动器包括:
电子电路,其给磁共振成像系统的梯度线圈提供电压信号维持软开关条件,且所述电子电路包括:
一个或多个H桥电路,其电耦合于电源,其中所述一个或多个H桥每个包括:
多个金属氧化物半导体场效应晶体管(MOSFET)开关;
与每个MOSFET开关并联电耦合的多个二极管,其中所述多个二极管中的每个二极管配置成传导电流以引起跨所述多个MOSFET开关中的一个的源极和漏极的零电压电势;以及
负载,其配置成调节流过所述多个二极管中的每个以及所述多个MOSFET开关中的每个MOSFET开关的电流,其中所述负载包括一个或多个电感器,且改变所述一个或多个电感器的电感值可促进软开关。”
经形式审查合格,国家知识产权局于2018年10月17日依法受理了该复审请求,并将其转送至原审查部门进行前置审查。
原审查部门在前置审查意见书中坚持原驳回决定。
随后,国家知识产权局成立合议组对本案进行审理。
合议组于2019年06月12日向复审请求人发出复审通知书,指出:独立权利要求1、9、17相对于对比
文件1,区别均在于:改变所述一个或多个电感器的电感值可促进软开关。该区别特征属于本领域公知常识,并引用参考文献1(应用型本科规划教材《电力电子技术》,任国涛主编,浙江大学出版社,2009年01月,第195页第6.1.7节第1段)和参考文献2(《高频开关电源新技术应用》,刘胜利、李龙文编著,中国电力出版社,2008年08月,第465页第3、4段)作为公知常识的证据。因此,独立权利要求1、9、17相对于对比文件1和本领域公知常识的结合不具备专利法第22条第3款规定的创造性,从属权利要求2-8、10-16、18的附加技术特征或者被对比文件1公开,或者属于本领域公知常识,因此均不具备创造性。
对于复审请求人的意见,合议组认为:(1)如上所述,对比文件1中公开了该梯度线圈电源装置
是为磁共振系统中的梯度线圈提供电压信号,在梯度线圈电源装置中的相移逆变电路,其生成的电压信号可提供给梯度线圈,并且基于其电路结构生成的电压信号可维持软开关条件,因而其功能上与权利要求1中的“电子电路”功能是相同的,因而对比文件1公开了权利要求1中的特征“电子电路,其给磁共振成像系统的梯度线圈提供电压信号维持软开关条件”。对于复审请求人提出的“本申请中的电子电路可以直接向磁共振成像系统的梯度线圈提供电压信号,而对比文件1中的7和14是用于给PWM逆变器电路供电的,而梯度线圈是通过PWM逆变器输出的电压信号控制的,对比文件 1中的电路7和14并不能相当于本申请中的电子电路”。合议组认为,首先,在本申请权利要求1中的并没有限定“电子电路是直接向磁共振成像系统的梯度线圈提供电压信号”或者“梯度线圈驱动器中仅包括如权利要求1中限定的电子电路或者其输出端连接磁共振成像系统的梯度线圈的输入端”; 其次,梯度线圈驱动器的作用是为梯度线圈提供预定要求的电压或电流信号以产生预定强度的梯度磁场,对比文件1中相移逆变器电路7输出的电压信号也是基于需要而产生预定要求的驱动梯度线圈的电压信号,并且其也可以实现维持软开关条件的作用,其与本申请权利要求1中电子电路的结构和功能相同。实质上,对比文件1中的“相移逆变器电路7、升压AC-DC变换器14以及包括多级PWM逆变器电路的电流放大器”均相当于梯度线圈驱动器的组件,并且对比文件1中提供给梯度线圈的电压信号是在相移逆变器电路7输出的电压信号的基础上的,并非复审请求人所述的“对比文件1中的7和14是用于给PWM逆变器电路供电的,而梯度线圈是通过PWM逆变器输出的电压信号控制的”,即使复审请求人将权利要求1中的特征修改为“电子电路是直接向磁共振成像系统的梯度线圈提供电压信号”等形式,在对比文件1已经公开了相移逆变器电路7输出的电压信号可用于驱动梯度线圈并也可实现维持软开关条件的作用的基础上,在相移逆变器电路7和梯度线圈之间增加AC-DC升压转换器和电流放大器是本领域技术人员根据梯度线圈要产生的预定强度的磁场的要求而增加的常规设置。(2)如上评述,绝缘变压器8连接于相移逆变电路7的输出侧,因而绝缘变压器8相当于权利要求1中的“负载”,对比文件1还公开了“由于负载的电感,流过DC电源Vdcc—臂1中的半导体开关7a—绝缘变压器8—臂2中的半导体开关7f组成电路的电流换向到反向并联于臂2的半导体开关7e的二极管7g,接着流过负载的电流继续流过反向并联于臂2的半导体开关7e的二极管7g—臂1中的半导体开关7a和绝缘变压器8的电路(参见说明书第0055段)”,因此对比文件1中的负载中必然包括一个或多个电感器且可调节流过所述多个二极管中的每个以及所述多个MOSFET开关中的每个MOSFET开关的电流。进一步,改变所述一个或多个电感器的电感值来促进软开关的实施是本领域的常用技术手段,如上参考文献1(应用型本科规划教材《电力电子技术》,任国涛主编,浙江大学出版社,2009年01月,第195页第6.1.7节第1段)和参考文献2(《高频开关电源新技术应用》,刘胜利、李龙文编著主编,中国电力出版社,2008年08月,第465页第3、4段)也给予了相应的证明。因此,复审请求人的意见合议组不予支持。
复审请求人于2019年08月21日提交了意见陈述书,并提交了权利要求书的全文修改替换页,其中
在复审请求时提交的权利要求书的基础上,对权利要求书作出如下修改:(1)将独立权利要求1、9、17中的特征“其中所述负载包括一个或多个电感器,且改变所述一个或多个电感器的电感值可促进软开关”修改为“其中所述负载包括串联连接的两个电感器,并且所述两个电感器之间的连接点作为用于直接给所述梯度线圈提供所述电压信号的电压输出端子,且改变所述两个电感器的电感值以促进软开关”;(2)将权利要求7、13中的“所述系统”修改为“所述第二H桥电路”,并增加特征“其中所述额外的负载包括串联连接的额外的两个电感器,并且所述额外的两个电感器之间的连接点作为用于直接给所述梯度线圈提供所述电压信号的另一电压输出端子,且改变所述额外的两个电感器的电感值以促进软开关”;(3)将权利要求1、5、9、12、18中的特征“所述第一H桥”修改为“所述第一H桥电路”,将权利要求17中的特征“所述一个或多个H桥”修改为“所述一个或多个H桥电路”;(4)将权利要求11、12、14-16引用的主题名称由“系统”修改为“装备”;(5)将权利要求16的附加技术特征由“所述负载包括一个或多个电感器”修改为“所述电压信号是所述电压输出端子与所述另一电压输出端子之间的电压”;(6)并对权利要求12-16的引用关系进行了修改。
复审请求人新提交的权利要求书如下:
“1. 一种系统,包括:
梯度线圈驱动器,其配置成向磁共振成像系统的梯度线圈供应电信号,其中所述梯度线圈驱动器包括:
电子电路,其给磁共振成像系统的梯度线圈提供电压信号维持软开关条件,且所述电子电路包括:
第一H桥电路,其电耦合于电源,其中所述第一H桥电路包括:
多个金属氧化物半导体场效应晶体管(MOSFET)开关;
多个二极管,其与每个MOSFET开关并联电耦合,其中所述多个二极管中的每个二极管配置成传导电流以引起跨所述多个MOSFET开关中的一个的源极和漏极的零电压电势;以及
负载,其配置成调节流过所述多个二极管中的每个以及所述多个MOSFET开关中的每个MOSFET开关的电流,其中所述负载包括串联连接的两个电感器,并且所述两个电感器之间的连接点作为用于直接给所述梯度线圈提供所述电压信号的电压输出端子,且改变所述两个电感器的电感值以促进软开关。
2. 如权利要求1所述的系统,包括数字控制器,所述数字控制器配置成向所述MOSFET开关的栅极施加信号以在所述负载的任一侧上实现周期性电压信号,其中所述周期性电压信号的相移角和占空比值由所述数字控制器确定来确定所述电子电路的输出电压信号的特性。
3. 如权利要求2所述的系统,其中,所述输出电压信号的特性包括所述输出电压信号的占空比、所述电压信号的幅度或其组合。
4. 如权利要求1所述的系统,其中,每个MOSFET开关是SiC MOSFET开关。
5. 如权利要求1所述的系统,其中,所述多个MOSFET开关包括设置在所述第一H桥电路的第一桥臂上的第一和第二MOSFET开关,和设置在所述第一H桥电路的第二桥臂上的第三和第四MOSFET开关。
6. 如权利要求1所述的系统,其中,所述负载的第一侧上的第一电压参考定位在所述第三和第四MOSFET开关之间的第二桥臂上,并且所述负载的第二侧上的第二电压参考定位在所述第一和第二MOSFET开关之间的第一桥臂上。
7. 如权利要求1所述的系统,其中,所述电子电路包括电耦合于所述电源的第二H桥电路,所述第二H桥电路包括:
额外的多个MOSFET开关;
额外的多个二极管,其与所述额外的多个MOSFET开关中的每个MOSFET开关并联电耦合,其中所述额外的多个二极管中的每个二极管配置成传导电流以引起跨所述额外的多个MOSFET开关中的一个的源极和漏极的电压电势;以及
额外的负载,其配置成调节流过所述额外的多个二极管中的每个以及所述额外的多个MOSFET开关中的每个MOSFET开关的电流,其中所述额外的负载包括串联连接的额外的两个电感器,并且所述额外的两个电感器之间的连接点作为用于直接给所述梯度线圈提供所述电压信号的另一电压输出端子,且改变所述额外的两个电感器的电感值以促进软开关。
8. 如权利要求1所述的系统,其中,所述多个二极管中的每个二极管配置成将电流从所述多个MOSFET开关中的一个的源极传导到漏极使得跨所述MOSFET的漏极与源极的电压在向所述MOSFET的栅极施加电压来传导电流之前大致上是零。
9. 一种改进装备,包括:
电子电路,其配置成替换梯度线圈驱动器中现有的电子电路,给磁共振成像系统的梯度线圈提供电压信号维持软开关条件;并且
其中所述电子电路包括:
第一H桥电路,其电耦合于电源,其中所述第一H桥电路包括:
多个金属氧化物半导体场效应晶体管(MOSFET)开关;
多个二极管,其与每个MOSFET开关并联电耦合,其中所述多个二极管中的每个二极管配置成传导电流以引起跨所述多个MOSFET开关中的一个的源极和漏极的零电压电势;以及
负载,其配置成调节流过所述多个二极管中的每个以及所述多个MOSFET开关中的每个MOSFET开关的电流,其中所述负载包括串联连接的两个电感器,并且所述两个电感器之间的连接点作为用于直接给所述梯度线圈提供所述电压信号的电压输出端子,且改变所述两个电感器的电感值以促进软开关。
10. 如权利要求9所述的装备,其包括数字控制器,所述数字控制器配置成向所述MOSFET开关的栅极施加信号以在所述负载的任一侧上实现周期性电压信号,其中所述周期性电压信号的相移角和占空比值由所述数字控制器确定来确定所述电子电路的输出电压信号的特性。
11. 如权利要求10所述的装备,其中,所述输出电压信号的特性包括所述输出电压信号的占空比、所述电压信号的幅度或其组合。
12. 如权利要求9所述的装备,其中所述多个MOSFET开关包括设置在所述第一H桥电路的第一桥臂上的第一和第二MOSFET开关,和设置在所述第一H桥电路的第二桥臂上的第三和第四MOSFET开关,其中所述负载的第一侧上的第一电压参考定位在所述第三和第四MOSFET开关之间的第二桥臂上,并且所述负载的第二侧上的第二电压参考定位在所述第一和第二MOSFET开关之间的第一桥臂上。
13. 如权利要求9所述的装备,其中,所述电子电路包括电耦合于所述电源的第二H桥电路,所述第二H桥电路包括:
额外的多个MOSFET开关;
额外的多个二极管,其与所述额外的多个MOSFET开关中的每个MOSFET开关并联电耦合,其中所述额外的多个二极管中的每个二极管配置成传导电流以引起跨所述额外的多个MOSFET开关中的一个的源极和漏极的电压电势;以及
额外的负载,其配置成调节流过所述额外的多个二极管中的每个以及所述额外的多个MOSFET开关中的每个MOSFET开关的电流,其中所述额外的负载包括串联连接的额外的两个电感器,并且所述额外的两个电感器之间的连接点作为用于直接给所述梯度线圈提供所述电压信号的另一电压输出端子,且改变所述额外的两个电感器的电感值以促进软开关。
14. 如权利要求9所述的装备,其中,所述多个二极管中的每个二极管配置成将电流从所述多个MOSFET开关中的一个的源极传导到漏极使得跨所述MOSFET的漏极与源极的电压在向所述MOSFET的栅极施加电压来传导电流之前大致上是零。
15. 如权利要求9所述的装备,其中,每个MOSFET开关是SiC MOSFET开关。
16. 如权利要求13所述的装备,其中,所述电压信号是所述电压输出端子与所述另一电压输出端子之间的电压。
17. 一种磁共振成像(MRI)系统,其包括:
一次场磁体,其配置使患者内的旋磁核处于平衡磁化;
多个梯度线圈,其配置成响应于施加的电压而将位置信息编码到所述旋磁核中;
射频(RF)传送线圈,其配置成扰乱所述旋磁核使其远离它们的平衡磁化;
控制电路,其耦合于所述梯度线圈、所述RF传送线圈和所述多个RF接收线圈,其中所述控制电路配置成向所述梯度、所述RF传送线圈或其的任何组合施加控制信号;以及
电力系统,其配置成驱动施加于所述多个梯度线圈的电压,其中所述电力系统包括:
梯度线圈驱动器电路,其配置成向所述梯度线圈中的至少一个供应电信号,其中所述梯度线圈驱动器包括:
电子电路,其给磁共振成像系统的梯度线圈提供电压信号维持软开关条件,且所述电子电路包括:
一个或多个H桥电路,其电耦合于电源,其中所述一个或多个H桥电路每个包括:
多个金属氧化物半导体场效应晶体管(MOSFET)开关;
与每个MOSFET开关并联电耦合的多个二极管,其中所述多个二极管中的每个二极管配置成传导电流以引起跨所述多个MOSFET开关中的一个的源极和漏极的零电压电势;以及
负载,其配置成调节流过所述多个二极管中的每个以及所述多个MOSFET开关中的每个MOSFET开关的电流,其中所述负载包括串联连接的两个电感器,并且所述两个电感器之间的连接点作为用于直接给所述梯度线圈提供所述电压信号的电压输出端子,且改变所述两个电感器的电感值以促进软开关。
18. 如权利要求17所述的系统,其包括:
AC电源,其配置成提供电力;
二极管整流器,其配置成将所述电力的交流转换成直流;以及
高频隔离的DC到DC转换器,其配置成将电力的第一电压转换成电力的第二电压,其中所述转换器配置成向所述第一H桥电路提供电力。
19. 如权利要求18所述的系统,其中,所述梯度线圈驱动器配置成利用所述MOSFET开关的软开关来防止开关损耗。”
复审请求人认为:(1)对比文件1没有公开区别特征“其中所述负载包括串联连接的两个电感器,并且所述两个电感器之间的连接点作为用于直接给所述梯度线圈提供所述电压信号的电压输出端子”,没有动机在对比文件1的方案中添加技术特征“所述两个电感器之间的连接点作为用于直接给所述梯度线圈提供所述电压信号的电压输出端子”。因此,对比文件1没有提供相关的技术启示以促使本领域技术人员将区别技术特征(1)结合到对比文件1的方案中。(2)参考文献1和2没有加到通过改变电感值就能够促进软开关。即使依据参考文献1和2也不能断言改变电感器的电感值以促进软开关是本领域的常用技术手段。
在上述程序的基础上,合议组认为本案事实已经清楚,可以依法作出审查决定。
二、决定的理由
(一)审查文本的认定
在复审程序中,复审请求人于2018年10月08日和2019年08月21日均提交了权利要求书的全文修改
替换页。上述修改文本均符合专利法第33条和专利法实施细则第61条第1款的规定。因此,本复审决定依据的文本是:复审请求人于申请日2013年09月13日提交的说明书第1-60段、说明书附图图1-10、说明书摘要、摘要附图,于2019年08月21日提交的权利要求第1-19项。
(二)专利法第22条第3款
专利法第22条第3款规定:创造性,是指与现有技术相比,该发明具有突出的实质性特点和显著的进步,该实用新型具有实质性特点和进步。
如果一项权利要求请求保护的技术方案相对于作为最接近现有技术的对比文件公开的技术方案存在区别特征,但是该区别特征属于本领域常用技术手段,则该权利要求请求保护的技术方案相对于该对比文件与本领域常用技术手段的结合不具备创造性。
具体到本案:
权利要求1要求保护一种系统,对比文件1也公开一种系统,两者均属于磁共振成像装置的技术领
域,具体公开了:
MRI装置具有磁场产生线圈,其包括用于产生静磁场的超导线圈,用于产生叠加在静磁场上的梯度磁场的梯度磁场线圈以及用于产生高频磁场的高频线圈。对于这些磁场产生线圈,提供各自的电源装置,其电流大小和定时是可控制的,以便产生预定强度的磁场(参见说明书第0002-0003段)。
图1是表示根据本发明的电源装置的第一实施例的MRI装置中的梯度磁场的电源装置的电路结构图。梯度磁场电源装置2构成为从三相交流电源3接收电力供应并且将电流馈送到作为负载的梯度磁场线圈。该电源装置包括连接到三相交流电源3并将三相交流电压转变为直流电压的第一AC-DC转换器4,连接到AC-DC转换器4的输出侧并平滑DC电压的第一平滑电容器5,连接到第一平滑电容器5并将平滑的DC电压升压到预定的DC电压的DC-DC转换器6(下文将称为电压升压型斩波电路6),由三个臂组成、连接到电压升压型斩波电路6的输出侧并将升压的DC电压转换为两个单相AC电压的DC-AC转换器7(下文将称为相移逆变电路),由两个连接到相移逆变器电路7的输出侧并分别绝缘两个单相AC电压的绝缘变压器8和9组成的AC-DC升压和转换单元14(其产生了两个直流电压Vdc1和Vdc2),分别连接到变压器8和9的二次侧并将两个绝缘的AC 电压转换为DC电压的第二AC-DC转换器10和第三 AC-DC转换器11,平滑转换的DC电压的第二平滑电容器12和第三平滑电容器13,以及电流放大器19、20和21,其每个接收来自AC-DC升压和转换电路14的两个DC电压、由具有三级的多级PWM(脉宽调制)转换电路18组成,并连接到梯度磁场线圈1的X轴线圈15、Y轴线圈16和Z轴线圈17(参见说明书第0040段以及图1)。
相移逆变器电路7由通过使用IGBT的半导体开关7a和7b以及与其反向并联的二极管7c和7d形成的臂1,使用IGBT的半导体开关7e和7f以及与其反向并联的二极管7g和7h形成的臂2,使用IGBT的半导体开关7i和7j以及与其反向并联的二极管7k和7l形成的臂3,以及控制这些半导体开关的开关控制装置7m组成,臂1和臂2组成第一全桥电路,臂1和臂3组成第二全桥电路。即,臂1对于第一和第二全桥转换电路是公用的,从而,这些全桥转换电路的臂的数量从4减少到3,半导体开关的数量也可以设计减少。通过臂1和2的相差控制来控制第一AC输出电压Vac1,以及通过臂1和3的相差控制来控制第二AC输出电压Vac2(参见说明书第0047-0049段)。
图3是根据第一种控制方法的相移逆变器电路7的控制时序图,在第一种控制方法中,臂2中的半导体开关7e和7f以及臂3中的半导体开关7i和7j的导通相位被设置延迟相位差φ1和φ2,其中如图2中的第二切换控制装置7m中的相位差PWM控制信号产生单元7m1产生的控制信号被第一相移单元7m2移相延迟相位差φ1并且在这个控制信号下臂2中的半导体开关7e和7f被导通控制,以及相位差控制信号产生单元7m1产生的相位差PWM控制信号被第二相移单元7m3移相延迟相位差φ1并且在这个控制信号下臂3中的半导体开关7i和7j被导通控制,因此,两个AC输出电压Vac1和Vac2被各自独立控制(参见说明书第0052-0053段以及图3)。
进一步,当半导体开关7f为非导通,由于负载的电感,流过DC电源Vdcc—臂1中的半导体开关7a—绝缘变压器8—臂2中的半导体开关7f组成电路的电流到现在移动到反向并联于臂2的半导体开关7e的二极管7g(这将在后面称为换向),接着流过负载的电流继续流过反向并联于臂2的半导体开关7e的二极管7g—臂1中的半导体开关7a和绝缘变压器8的电路,并且在臂1中的半导体开关7b导通以及半导体开关7a非导通的时刻,电流变为0。进一步,当臂2中的半导体开关7e为非导通时,流过DC电源—臂2中的半导体开关7e—绝缘变压器8—臂1中的半导体开关7b的电路被换向到反向并联于臂2的半导体开关7f的二极管7h,以及该电流流过负载继续流过反向并联于臂2的半导体开关7f的二极管7h—绝缘变压器8和臂1中的半导体开关7b组成的电路,并且当臂1中半导体开关7a在导通以及半导体开关7b非导通的时刻,电流变为0(参见说明书第0055-0056段以及图3)。
如图3所示,在臂1中的半导体开关7a和7b的切换时刻,分别流过半导体开关7a和7b的电流Ia和Ib以及其上的电压几乎为零,正因如此,在半导体开关7a和7b中几乎没有开关损耗(参见说明书第0061段以及图3)。
其中作为半导体开关,除了IGBT之外,还可以根据其用途使用MOSFET和双极晶体管的半导体开关(参见说明书第0155段)。
将对比文件1公开的上述内容与权利要求1比较可知,对比文件1中的梯度磁场电源装置可配置向磁共振成像系统的梯度磁场线圈供应电信号,因而其必然包括权利要求1中的“梯度线圈驱动器,其配置成向磁共振成像系统的梯度线圈提供电压信号维持软开关条件”;相移逆变器电路7相当于权利要求1中的“电子电路”;根据对比文件1公开的上述内容,通过控制电源装置中的相移逆变器电路7的时序,可“使在臂1中的半导体开关7a和7b的切换时刻,分别流过半导体开关7a和7b的电流Ia和Ib以及其上的电压几乎为零,正因如此,在半导体开关7a和7b中几乎没有开关损耗”,相当于公开了权利要求1中的“电子电路给磁共振成像系统的梯度线圈提供电压信号维持软开关条件”,相移逆变电路7中由臂1和臂2组成的第一全桥电路相当于权利要求1中的“第一H桥电路”,其一端通过第一AC-DC转换器4和DC-DC转换器6与三相交流电源电连接,相当于公开了权利要求1中的“其电耦合于电源”;臂1由半导体开关7a和7b以及与其反向并联的二极管7c和7d形成,臂2由半导体开关7e和7f以及与其反向并联的二极管7g和7h形成,半导体开关7a、7b、7e、7f可为MOSFET,相当于权利要求1中的“多个金属氧化物半导体场效应晶体管开关”,其中二极管7c、7d、7g、7h相当于权利要求1中的“多个二极管,与每个MOSFET开关并联电耦合”;根据对比文件1公开的“当半导体开关7f为非导通,由于负载的电感,流过DC电源Vdcc—臂1中的半导体开关7a—绝缘变压器8—臂2中的半导体开关7f组成电路的电流换向到反向并联于臂2的半导体开关7e的二极管7g,接着流过负载的电流继续流过反向并联于臂2的半导体开关7e的二极管7g—臂1中的半导体开关7a和绝缘变压器8的电路,并且在臂1中的半导体开关7b导通以及半导体开关7a非导通的时刻,电流变为0”可知,对比文件1中公开了权利要求1中的“所述多个二极管中每个二极管配置成传导电流以引起跨所述多个MOSFET开关中的一个的源极和漏极的零电压电势”;对比文件1还公开了“由于负载的电感,流过DC电源Vdcc—臂1中的半导体开关7a—绝缘变压器8—臂2中的半导体开关7f组成电路的电流换向到反向并联于臂2的半导体开关7e的二极管7g,接着流过负载的电流继续流过反向并联于臂2的半导体开关7e的二极管7g—臂1中的半导体开关7a和绝缘变压器8的电路”,因此相当于公开了权利要求1中的“负载,配置成调节流过负载中所述多个二极管中的每个以及所述多个MOSFET开关中的每个MOSFET开关的电流”。
因此,权利要求1与对比文件1相比,区别在于:因此,权利要求1与对比文件1相比,区别在于:
(1)其中所述负载包括串联连接的两个电感器,并且所述两个电感器之间的连接点作为用于直接给所述梯度线圈提供所述电压信号的电压输出端子;
(2)改变所述两个电感器的电感值以促进软开关。
基于上述区别可以确定权利要求1实际解决的技术问题是如何利用电感来促进软开关的性能。
对于上述区别(1),
首先,根据对比文件1公开的“由于负载的电感,流过DC电源Vdcc—臂1中的半导体开关7a—绝缘变压器8—臂2中的半导体开关7f组成电路的电流换向到反向并联于臂2的半导体开关7e的二极管7g,接着流过负载的电流继续流过反向并联于臂2的半导体开关7e的二极管7g—臂1中的半导体开关7a和绝缘变压器8的电路”可知,对比文件1公开了权利要求1中的“负载,配置成调节流过负载中所述多个二极管中的每个以及所述多个MOSFET开关中的每个MOSFET开关的电流”,即对比文件1给出了利用感性负载来调节流过多个二极管中的每个以及多个MOSFET开关中的每个MOSFET开关的电流的技术启示,而采用一个电感或者串联的两个电感器作为感性负载均是本领域的常用技术手段。
其次,本申请要解决的技术问题是:MRI中的梯度驱动器电路包括一系列开关电路,其在常规系统中使用硬开关来产生变化的电压信号。硬开关这些开关电路在系统中生成大量的开关损耗,从而使得驱动器庞大且低效,因而提出软开关梯度线圈驱动电路,即能够使得驱动器中的开关电路在零电压开关从而在最小开关损耗的情况下导通。而对比文件1中的梯度线圈电源装置2相当于本申请中的梯度驱动器,其提供变化的电压信号给梯度线圈;梯度线圈电源装置2中的相移逆变器电路7相当于梯度驱动器中的开关电路,根据上述评述可知,其可以提供软开关,即其中的半导体开关能够在零电压开关从而在最小开关损耗的情况下导通,从而快速且高效的提高变化的电压信号。也就是说,对比文件1中的开关电路可以解决本申请的技术问题,即均可提供零电压开关从而在最小开关损耗的情况下导通,并为梯度线圈提供变化的电压信号。虽然,对比文件1中的作为开关电路的相移逆变器电路7提供的变化的电压信号还需经过AC-DC升压转换和脉宽调制后提供给负载梯度磁场线圈,但是AC-DC升压转换和脉冲调制均是本领域技术人员对信号处理的常用技术手段,增加这些功能后再提供相应的电压信号给梯度线圈或者将开关电路输出的变化的电压信号经过感性负载直接提供给梯度线圈均是本领域技术人员根据实际需要而做出的常规选择。
因此,在对比文件1的技术启示下,本领域技术人员容易想到采用串联的两个电感值作为负载,并将两个电感器之间的连接点作为用于直接给梯度线圈提供所述电压信号的电压输出端子,这并需要付出创造性的劳动,也不会带来预料不到的技术效果。
对于上述区别(2),参考文献1(应用型本科规划教材《电力电子技术》,任国涛主编,浙江大学出版社,2009年1月,第195页第6.1.7节第1段)公开了:移相全桥型电路是目前应用最广泛的软开关电路之一。电路原理图如图7.11所示,它的特点是电路结构简单,同硬开关全桥型电路相比,并没有增加辅助开关等器件,而是仅仅增加了一个谐振电感Lr,就使电路中4个开关器件都在零电压的条件下开通;参考文献2(《高频开关电源新技术应用》,刘胜利、李龙文编著主编,中国电力出版社,2008年8月,第465页第3、4段)公开了:滞后桥臂难以实现零电压开关,解决方法可选择:(1)改进主功率回路,(2)增添辅助谐振网络。主功率回路改进的方案由两个,一个是增加励磁电流,另一个是增大原边绕组串联的附加谐振电感量。前者只会增大原边电流,后者是增大附加谐振电感量,就会延长原边电流在正、负半周期的变化时间。根据如上文献可知,通过不同的电感作为负载来调节流过全桥电路中的多个二极管中的每个以及多个MOSFET开关中的每个开关的电流进而来调整占空比以促进软开关的实施是本领域的常用技术手段,本领域技术人员容易想到改变作为负载的两个电感器的电感值以促进软开关。
因此,在对比文件1的基础上结合本领域常用技术手段得到权利要求1的技术方案是显而易见的,权利要求1不具有突出的实质性特点和显著的进步,不具备专利法第22条第3款规定的创造性。
对于复审请求人的上述意见,合议组认为:
(1)对于意见(1)的回复详细参见上述区别特征(1)的评述,在此不再赘述。
(2)对于意见(2),参考文献1(应用型本科规划教材《电力电子技术》,任国涛主编,浙江大学出版社,2009年1月,第195页第6.1.7节第1段)公开了:移相全桥型电路是目前应用最广泛的软开关电路之一。电路原理图如图7.11所示,它的特点是电路结构简单,同硬开关全桥型电路相比,并没有增加辅助开关等器件,而是仅仅增加了一个谐振电感Lr,就使电路中4个开关器件都在零电压的条件下开通。其中谐振电感仍属于电感,并且通过增加该电感可以使电路中4个开关器件都在零电压的条件下开通,说明电感值的存在或变化可改变软开关的功能;参考文献2(《高频开关电源新技术应用》,刘胜利、李龙文编著,中国电力出版社,2008年8月,第465页第3、4段)公开了:滞后桥臂难以实现零电压开关,解决方法可选择:(1)改进主功率回路,(2)增添辅助谐振网络。主功率回路改进的方案由两个,一个是增加励磁电流,另一个是增大原边绕组串联的附加谐振电感量。前者只会增大原边电流,后者是增大附加谐振电感量,就会延长原边电流在正、负半周期的变化时间。其明确说明解决难以实现零电压开关的方法包括增大原边绕组串联的附加谐振电感量,虽然其存在一定的缺点,但不能否认通过改变该电感值可达到促进软开关的效果。因此,上述参考文献1和2能够说明改变电感器的电感值以促进软开关是本领域的常用技术手段。
因此,复审请求人的上述意见合议组不予支持。
从属权利要求2引用权利要求1,其附加技术特征为“包括数字控制器,所述数字控制器配置成向所
述MOSFET开关的栅极施加信号以在所述负载的任一侧上实现周期性电压信号,其中所述周期性电压信号的相移角和占空比值由所述数字控制器确定来确定所述电子电路的输出电压信号的特性”。
对比文件1公开了(参见说明书第0051-0053、0155段以及图2和图3):图2中,第二切换控制装置7m由相位差PWM控制信号产生单元7m1、第一相移单元7m2和第二相移单元7m3组成,其中相位差PWM控制信号产生单元生成用于控制与AC-DC升压和转换单元14输出电压相对应的DC高电压Vdc1和Vdc2以满足MRI装置中的定序器的第二电压命令值22b的控制信号,第一相移单元7m2使得臂2中的半导体开关7e和7f的导通相位相对于臂1中的半导体开关7a和7b的导通相位以一定相位延迟,第二相移单元7m3使得臂3中的半导体开关7i和7j的导通相位相对于臂1中的半导体开关7a和7b以一定相位延迟。7n~7s分别是用于在将从第二切换控制装置7m输出的切换控制信号放大到一定值之后驱动半导体开关7a、7b、7e、7f、7i、7j的电路。
图3是根据第一种控制方法的相移逆变器电路7的控制时序图,其中显示了每个半导体开关的栅极信号,施加于半导体开关的电压,流过半导体开关的电流和来自相移逆变器电路的输出电压Vac1和Vac2。在第一种控制方法中,臂2中的半导体开关7e和7f以及臂3中的半导体开关7i和7j的导通相位被设置延迟相位差φ1和φ2,其中如图2中的第二切换控制装置7m中的相位差PWM控制信号产生单元7m1产生的控制信号被第一相移单元7m2移相延迟相位差φ1并且在这个控制信号下臂2中的半导体开关7e和7f被导通控制,以及相位差控制信号产生单元7m1产生的相位差PWM控制信号被第二相移单元7m3移相延迟相位差φ1并且在这个控制信号下臂3中的半导体开关7i和7j被导通控制,因此,两个AC输出电压Vac1和Vac2被各自独立控制。
其中作为半导体开关,除了IGBT之外,还可以根据其用途使用MOSFET和双极晶体管的半导体开关。
根据对比文件1公开的上述内容可知,第二切换控制装置7m相当于权利要求2中的数字控制器,数字控制器配置成向MOSFET开关的栅极施加信号以在负载的任一侧上实现周期性的电压信号,其中该周期性电压信号的相移角和占空比值由数字控制器确定来确定电子电路的输出电压信号的特性。
因此,在其引用的权利要求不具备创造性的基础上,权利要求2不具备专利法第22条第3款规定的创造性。
从属权利要求3引用权利要求2,其附加技术特征为“所述输出电压信号的特性包括所述输出电压信
号的占空比、所述电压信号的幅度或其组合”。
如对比文件1图3所示,相移逆变器电路7输出的电压信号Vac1和Vac2可在第二切换控制装置7m输出的控制信号的控制下,被分别独立控制而具有相应的幅值和占空比(参见图3)。因此,在其引用的权利要求2不具备创造性的基础上,权利要求3也不具备专利法第22条第3款规定的创造性。
4、从属权利要求4引用权利要求1,其附加技术特征为“每个MOSFET开关是SiC MOSFET开关”。
然而,SiC MOSFET是本领域常用的MOSFET的类型,因此,在其引用的权利要求不具备创造性的基础上,权利要求4也不具备专利法第22条第3款规定的创造性。
5、从属权利要求5和6引用权利要求1,其附加技术特征分别为“所述多个MOSFET开关包括设置在所述第一H桥电路的第一桥臂上的第一和第二MOSFET开关,和设置在所述第一H桥电路的第二桥臂上的第三和第四MOSFET开关”和“所述负载的第一侧上的第一电压参考定位在所述第三和第四MOSFET开关之间的第二桥臂上,并且所述负载的第二侧上的第二电压参考定位在所述第一和第二MOSFET开关之间的第一桥臂上”。
对比文件1公开了(参见说明书第0047-0049段以及图1和2):如图1和2所示,臂1和臂2组成第一全桥电路,半导体开关7a和7b(相当于第一和第二MOSFET开关)以及与其反向并联的二极管7c和7d形成的臂1(相当于第一H桥的第一桥臂),半导体开关7e和7f(相当于第三和第四MOSFET开关)以及与其反向并联的二极管7g和7h形成的臂2(相当于第一H桥的第二桥臂);如图1和2所示,负载的第一侧上的第一电压参考定位在半导体开关7e和7f之间的第二桥臂上,负载的第二侧上的第二电压参考定位在半导体开关7a和7b之间的第一桥臂上。因此,在其引用的权利要求不具备创造性的基础上,权利要求5和6也不具备专利法第22条第3款规定的创造性。
6、从属权利要求7引用权利要求1,其附加技术特征为“所述电子电路包括电耦合于所述电源的第二H桥电路,所述第二H桥电路包括:额外的多个MOSFET开关;额外的多个二极管,其与所述额外的多个MOSFET开关中的每个MOSFET开关并联电耦合,其中所述额外的多个二极管中的每个二极管配置成传导电流以引起跨所述额外的多个MOSFET开关中的一个的源极和漏极的电压电势;以及额外的负载,其配置成调节流过所述额外的多个二极管中的每个以及所述额外的多个MOSFET开关中的每个MOSFET开关的电流,其中所述额外的负载包括串联连接的额外的两个电感器,并且所述额外的两个电感器之间的连接点作为用于直接给所述梯度线圈提供所述电压信号的另一电压输出端子,且改变所述额外的两个电感器的电感值以促进软开关”。
对比文件1公开了(参见说明书第0047-0049段以及图1和2):相移逆变器电路7由通过半导体开关7a和7b以及与其反向并联的二极管7c和7d形成的臂1,半导体开关7e和7f以及与其反向并联的二极管7g和7h形成的臂2,半导体开关7i和7j以及与其反向并联的二极管7k和7l形成的臂3,以及控制这些半导体开关的开关控制装置7m组成,臂1和臂2组成第一全桥电路,臂1和臂3组成第二全桥电路。
对比文件1进一步公开了(参见说明书第0075-0076段以及图4和5):第二全桥逆变器电路以不同于第一控制方法的方式操作,臂1中半导体开关7a提前于臂3中的半导体开关7j非导通,流过负载的电流换向到与臂1中的半导体开关7b反向并联的二极管7d,并继续流过臂3中的半导体开关7j—绝缘变压器9—与臂1中的半导体开关7b反向并联的二极管7d组成的电路,接着电流逐渐减小即使在栅极信号被输入到臂1中的半导体开关7b之后直到臂3中的半导体开关7i导通,并且在半导体开关7i导通之前电流提供为零。关于流过第二全桥逆变器电路中的臂3的半导体开关7j的电流,与上述方式相同,在半导体开关7j被导通之前,电流提供为零。
根据对比文件1公开的上述内容可知,臂1和臂3组成的第二全桥电路相当于权利要求7中的电耦合于电源的第二H桥电路;臂3中的半导体开关7i和7j相当于权利要求7中的额外的多个MOSFET开关;与其反向并联的二极管7k和7l相当于权利要求7中的额外的多个二极管,其与额外的多个MOSFET开关中的每个MOSFET开关并联电耦合,其中额外的多个二极管中的每个二极管配置成传导电流以引起跨所述额外的多个MOSFET开关中的一个的源极和漏极的零电压电势;绝缘变压器9相当于权利要求7中的额外的负载,并且根据“流过负载的电流换向到与臂1中的半导体开关7b反向并联的二极管7d,并继续流过臂3中的半导体开关7j—绝缘变压器9—与臂1中的半导体开关7b反向并联的二极管7d组成的电路,接着电流逐渐减小即使在栅极信号被输入到臂1中的半导体开关7b之后直到臂3中的半导体开关7i导通,并且在半导体开关7i导通之前电流提供为零”可知,作为额外负载的绝缘变压器可配置成调节流过额外的多个二极管中的每个以及所述额外的多个MOSFET开关中的每个MOSFET开关的电流。
并且根据权利要求1的评述可知,在对比文件1的技术启示下,本领域技术人员容易想到采用串联的两个电感值作为负载,并将两个电感器之间的连接点作为用于直接给梯度线圈提供所述电压信号的电压输出端子,并且改变电感器的电感值促进软开关是本领域的常用技术手段。因此对于第二H桥电路中的负载,本领域技术人员也容易想到采用相同的设置,即使得第二H桥电路中额外的负载包括串联连接的额外的两个电感器,并且所述额外的两个电感器之间的连接点作为用于直接给所述梯度线圈提供所述电压信号的另一电压输出端子,且改变所述额外的两个电感器的电感值以促进软开关。
因此,在其引用的权利要求不具备创造性的基础上,权利要求7不具备专利法第22条第3款规定的创造性。
7、权利要求8引用权利要求1,其附加技术特征为“所述多个二极管中的每个二极管配置成将电流从所述多个MOSFET开关中的一个的源极传导到漏极使得跨所述MOSFET的漏极与源极的电压在向所述MOSFET的栅极施加电压来传导电流之前大致上是零”。
对比文件1公开了(参见说明书第0055-0056、0061段):当半导体开关7f为非导通,由于负载的电感,流过DC电源Vdcc—臂1中的半导体开关7a—绝缘变压器8—臂2中的半导体开关7f组成电路的电流到现在移动到反向并联于臂2的半导体开关7e的二极管7g(这将在后面称为换向),接着流过负载的电流继续流过反向并联于臂2的半导体开关7e的二极管7g—臂1中的半导体开关7a和绝缘变压器8的电路,并且在臂1中的半导体开关7b导通以及半导体开关7a非导通的时刻,电流变为0。进一步,当臂2中的半导体开关7e为非导通时,流过DC电源—臂2中的半导体开关7e—绝缘变压器8—臂1中的半导体开关7b的电路被换向到反向并联于臂2的半导体开关7f的二极管7h,以及该电流流过负载继续流过反向并联于臂2的半导体开关7f的二极管7h—绝缘变压器8和臂1中的半导体开关7b组成的电路,并且当臂1中半导体开关7a在导通以及半导体开关7b非导通的时刻,电流变为0。如图3所示,在臂1中的半导体开关7a和7b的切换时刻,分别流过半导体开关7a和7b的电流Ia和Ib以及其上的电压几乎为零,正因如此,在半导体开关7a和7b中几乎没有开关损耗。即,对比文件1公开了权利要求8的特征“多个二极管中的每个二极管配置成将电流从所述多个MOSFET开关中的一个的源极传导到漏极使得跨所述MOSFET的漏极与源极的电压在向所述MOSFET的栅极施加电压来传导电流之前大致上是零”。因此,在其引用的权利要求不具备创造性的基础上,权利要求8也不具备专利法第22条第3款规定的创造性。
8、权利要求9要求保护一种改进装备,其保护范围实质上与权利要求1的保护范围相同,因此,基于与评述权利要求1相同的理由,在对比文件1的基础上结合本领域常用技术手段得到权利要求9的技术方案是显而易见的,权利要求9不具有突出的实质性特点和显著的进步,不具备专利法第22条第3款规定的创造性。
9、从属权利要求10、12-15分别引用权利要求9,权利要求11引用权利要求10,权利要求16引用权利
要求13,其的附加技术特征与从属权利要求2-8的附加技术特征相对应,,因此,基于与评述从属权利要求2-8相同的理由,从属权利要求10-15也均不具备专利法第22条第3款规定的创造性。
10、从属权利要求16引用权利要求13,其附加技术特征为“所述电压信号是所述电压输出端子与所述
另一电压输出端子之间的电压”,对比文件1公开了(参见说明书第0047-0049段以及图1和2):相移逆变器电路7由通过半导体开关7a和7b以及与其反向并联的二极管7c和7d形成的臂1,半导体开关7e和7f以及与其反向并联的二极管7g和7h形成的臂2,半导体开关7i和7j以及与其反向并联的二极管7k和7l形成的臂3,以及控制这些半导体开关的开关控制装置7m组成,臂1和臂2组成第一全桥电路,臂1和臂3组成第二全桥电路。从图1可以得到,臂1和臂2组成的第一全桥电路输出的电压提供给绝缘变压器8,臂1和臂3组成第二全桥电路输出的电压提供给绝缘变压器9,两者分别经过升压转换以及脉宽调制后提供给梯度线圈,根据权利要求1的评述可知,在对比文件1的技术启示下本领域技术人员容易想到采用串联的两个电感器作为负载,并将两个电感器之间的连接点作为用于直接给梯度线圈提供所述电压信号的电压输出端子。因此,在两个全桥电路的基础上,将第一全桥电路的电压输出子和第二全桥电路的另一电压输出端子之间的电压信号直接提供给梯度线圈是本领域的常规设置。因此,在其引用的权利要求不具备创造性的基础上,权利要求16不具备专利法第22条第3款规定的创造性。
11、权利要求17要求保护一种磁共振成像(MRI)系统,对比文件1也公开了一种磁共振成像系统,与
本申请属于相同的磁共振成像的技术领域,其具体公开了:
MRI装置是将脉冲状高频磁场施加到放置在静磁场中的检查对象,检测从检查对象产生的核磁共振信号以及基于检测到的信号形成诸如光谱和图像的装置;MRI装置具有磁场产生线圈,其包括用于产生静磁场的超导线圈,用于产生叠加在静磁场上的梯度磁场的梯度磁场线圈以及用于产生高频磁场的高频线圈。对于这些磁场产生线圈,提供各自的电源装置,其电流大小和定时是可控制的,以便产生预定强度的磁场(参见说明书第0002-0003段)。
图1是表示根据本发明的电源装置的第一实施例的MRI装置中的梯度磁场的电源装置的电路结构图。梯度磁场电源装置2构成为从三相交流电源3接收电力供应并且将电流馈送到作为负载的梯度磁场线圈。该电源装置包括连接到三相交流电源3并将三相交流电压转变为直流电压的第一AC-DC转换器4,连接到AC-DC转换器4的输出侧并平滑DC电压的第一平滑电容器5,连接到第一平滑电容器5并将平滑的DC电压升压到预定的DC电压的DC-DC转换器6(下文将称为电压升压型斩波电路6),由三个臂组成、连接到电压升压型斩波电路6的输出侧并将升压的DC电压转换为两个单相AC电压的DC-AC转换器7(下文将称为相移逆变电路),由两个连接到相移逆变电路7的输出侧并分别绝缘两个单相AC电压的绝缘变压器8和9组成的AC-DC升压和转换单元14(其产生了两个直流电压Vdc1和Vdc2),分别连接到变压器8和9的二次侧并将两个绝缘的AC 电压转换为DC电压的第二AC-DC转换器10和第三 AC-DC转换器11,平滑转换的DC电压的第二平滑电容器12和第三平滑电容器13,以及电流放大器19、20和21,其每个接收来自AC-DC升压和转换电路14的两个DC电压、由具有三级的多级PWM(脉宽调制)转换电路18组成,并连接到梯度磁场线圈1的X轴线圈15、Y轴线圈16和Z轴线圈17(参见说明书第0040段以及图1)。
相移逆变器电路7由通过使用IGBT的半导体开关7a和7b以及与其反向并联的二极管7c和7d形成的臂1,使用IGBT的半导体开关7e和7f以及与其反向并联的二极管7g和7h形成的臂2,使用IGBT的半导体开关7i和7j以及与其反向并联的二极管7k和7l形成的臂3,以及控制这些半导体开关的开关控制装置7m组成,臂1和臂2组成第一全桥电路,臂1和臂3组成第二全桥电路。即,臂1对于第一和第二全桥转换电路是公用的,从而,这些全桥转换电路的臂的数量从4减少到3,半导体开关的数量也可以设计减少。通过臂1和2的相差控制来控制第一AC输出电压Vac1,以及通过臂1和3的相差控制来控制第二AC输出电压Vac2(参见说明书第0047-0049段以及图3)。
图3是根据第一种控制方法的相移逆变器电路7的控制时序图,在第一种控制方法中,臂2中的半导体开关7e和7f以及臂3中的半导体开关7i和7j的导通相位被设置延迟相位差φ1和φ2,其中如图2中的第二切换控制装置7m中的相位差PWM控制信号产生单元7m1产生的控制信号被第一相移单元7m2移相延迟相位差φ1并且在这个控制信号下臂2中的半导体开关7e和7f被导通控制,以及相位差控制信号产生单元7m1产生的相位差PWM控制信号被第二相移单元7m3移相延迟相位差φ1并且在这个控制信号下臂3中的半导体开关7i和7j被导通控制,因此,两个AC输出电压Vac1和Vac2被各自独立控制(参见说明书第0052-0053段以及图3)。
进一步,当半导体开关7f为非导通,由于负载的电感,流过DC电源Vdcc—臂1中的半导体开关7a—绝缘变压器8—臂2中的半导体开关7f组成电路的电流到现在移动到反向并联于臂2的半导体开关7e的二极管7g(这将在后面称为换向),接着流过负载的电流继续流过反向并联于臂2的半导体开关7e的二极管7g—臂1中的半导体开关7a和绝缘变压器8的电路,并且在臂1中的半导体开关7b导通以及半导体开关7a非导通的时刻,电流变为0。进一步,当臂2中的半导体开关7e为非导通时,流过DC电源—臂2中的半导体开关7e—绝缘变压器8—臂1中的半导体开关7b的电路被换向到反向并联于臂2的半导体开关7f的二极管7h,以及该电流流过负载继续流过反向并联于臂2的半导体开关7f的二极管7h—绝缘变压器8和臂1中的半导体开关7b组成的电路,并且当臂1中半导体开关7a在导通以及半导体开关7b非导通的时刻,电流变为0(参见说明书第0055-0056段以及图3)。
如图3所示,在臂1中的半导体开关7a和7b的切换时刻,分别流过半导体开关7a和7b的电流Ia和Ib以及其上的电压几乎为零,正因如此,在半导体开关7a和7b中几乎没有开关损耗(参见说明书第0061段以及图3)。
其中作为半导体开关,除了IGBT之外,还可以根据其用途使用MOSFET和双极晶体管的半导体开关(参见说明书第0155段)。
将对比文件1公开的上述内容与权利要求17相比较可知,对比文件1中的MRI装置相当于权利要求17中的MRI系统,用于产生静磁场的超导线圈,即超导磁体线圈,相当于权利要求17中的一次场磁体,其必然可使患者内的旋磁核处于平衡磁化;梯度线圈15、16、17相当于权利要求17中的多个梯度线圈,其必然可响应于施加的电压而将位置信息编码到旋磁核中;用于产生高频磁场的高频线圈相当于权利要求17中的射频(RF)传送线圈,其必然可实现扰乱旋磁核使其远离它们的平衡磁化。此外,对比文件1中记载的超导磁体线圈、梯度线圈以及高频线圈必然有其分别相耦合的控制电路,即权利要求17中的控制电路,其必然可向梯度线圈、RF传送线圈或其的组合施加控制信号。
对比文件1中的梯度磁场电源装置可配置向磁共振成像系统的梯度磁场线圈供应电信号,因而梯度磁场电源装置相当于权利要求17中的电力系统,其中梯度磁场电源装置中必然包括权利要求17中的“梯度线圈驱动器”以向梯度线圈中的至少一个供应电信号;根据对比文件1公开的上述内容,通过控制电源装置中相移逆变电路7的时序,可“使在臂1中的半导体开关7a和7b的切换时刻,分别流过半导体开关7a和7b的电流Ia和Ib以及其上的电压几乎为零,正因如此,在半导体开关7a和7b中几乎没有开关损耗”,因此,相移逆变器电路7相当于权利要求17中的“电子电路”,其可给磁共振成像系统的梯度线圈提供电压信号维持软开关条件;相移逆变器电路7中由臂1和臂2组成的全桥电路以及臂1和臂3组成的全桥电路相当于权利要求17中的“一个或多个H桥电路”,其一端通过第一AC-DC转换器4和DC-DC转换器6与三相交流电源电连接,相当于公开了权利要求17中的“其电耦合于电源”;臂1由半导体开关7a和7b以及与其反向并联的二极管7c和7d形成,臂2由半导体开关7e和7f以及与其反向并联的二极管7g和7h形成,臂3由半导体开关7i和7j以及与其反向并联的二极管7k和7l形成,半导体开关7a、7b、7e、7f、7i、7j可为MOSFET,相当于权利要求17中的“多个金属氧化物半导体场效应晶体管开关”,其中二极管7c、7d、7g、7h、7k、7l相当于权利要求17中的“多个二极管,与每个MOSFET开关并联电耦合”;根据对比文件1公开的“当半导体开关7f为非导通,由于负载的电感,流过DC电源Vdcc—臂1中的半导体开关7a—绝缘变压器8—臂2中的半导体开关7f组成电路的电流换向到反向并联于臂2的半导体开关7e的二极管7g,接着流过负载的电流继续流过反向并联于臂2的半导体开关7e的二极管7g—臂1中的半导体开关7a和绝缘变压器8的电路,并且在臂1中的半导体开关7b导通以及半导体开关7a非导通的时刻,电流变为0”可知,对比文件1中公开了权利要求17中的“所述多个二极管中每个二极管配置成传导电流以引起跨所述多个MOSFET开关中的一个的源极和漏极的零电压电势”;并且如图1中所示,绝缘变压器8和9连接于相移逆变电路7的输出侧,因而绝缘变压器8和9相当于权利要求17中的“负载”,对比文件1还公开了“由于负载的电感,流过DC电源Vdcc—臂1中的半导体开关7a—绝缘变压器8—臂2中的半导体开关7f组成电路的电流换向到反向并联于臂2的半导体开关7e的二极管7g,接着流过负载的电流继续流过反向并联于臂2的半导体开关7e的二极管7g—臂1中的半导体开关7a和绝缘变压器8的电路”,因此相当于公开了权利要求17中的“负载,配置成调节流过负载中所述多个二极管中的每个以及所述多个MOSFET开关中的每个MOSFET开关的电流”以及“负载具有一个或多个电感器”。
因此,权利要求17与对比文件1相比,区别在于:(1)其中所述负载包括串联连接的两个电感器,并且所述两个电感器之间的连接点作为用于直接给所述梯度线圈提供所述电压信号的电压输出端子;(2)改变所述两个电感器的电感值以促进软开关。
权利要求17相对于对比文件1的区别与权利要求1相对于对比文件1的区别相同,基于与评述权利要求1相同的理由可知,上述区别是本领域的常用技术手段。因此,权利要求17相对于对比文件1和本领域常用技术手段的结合不具备专利法第22条第3款规定的创造性。
12、从属权利要求18引用权利要求17,其附加技术特征为:所述的系统,其包括: AC电源,其配置成提供电力; 二极管整流器,其配置成将所述电力的交流转换成直流;以及高频隔离的DC到DC转换器,其配置成将电力的第一电压转换成电力的第二电压,其中所述转换器配置成向所述第一H桥电路提供电力。
对比文件1公开了(参见说明书第0040段以及图1):图1是表示根据本发明的电源装置的第一实施例的MRI装置中的梯度磁场的电源装置的电路结构图。梯度磁场电源装置2构成为从三相交流电源3接收电力供应并且将电流馈送到作为负载的梯度磁场线圈。该电源装置包括连接到三相交流电源3并将三相交流电压转变为直流电压的第一AC-DC转换器4,连接到AC-DC转换器4的输出侧并平滑DC电压的第一平滑电容器5,连接到第一平滑电容器5并将平滑的DC电压升压到预定的DC电压的DC-DC转换器6(下文将称为电压升压型斩波电路6),由三个臂组成、连接到电压升压型斩波电路6的输出侧并将升压的DC电压转换为两个单相AC电压的DC-AC转换器7(下文将称为相移逆变电路),由两个连接到相移逆变器电路7的输出侧并分别绝缘两个单相AC电压的绝缘变压器8和9组成的AC-DC升压和转换单元14(其产生了两个直流电压Vdc1和Vdc2),分别连接到变压器8和9的二次侧并将两个绝缘的AC 电压转换为DC电压的第二AC-DC转换器10和第三 AC-DC转换器11,平滑转换的DC电压的第二平滑电容器12和第三平滑电容器13,以及电流放大器19、20和21,其每个接收来自AC-DC升压和转换电路14的两个DC电压、由具有三级的多级PWM(脉宽调制)转换电路18组成,并连接到梯度磁场线圈1的X轴线圈15、Y轴线圈16和Z轴线圈17。
根据对比文件1中公开的上述内容可知,三相交流电源3相当于权利要求18中的AC电源,其配置成提供电力;如图1所示,第一AC-DC转换器4由二极管组成,相当于权利要求18中的二极管整流器,其配置成将所述电力的交流转换成直流;DC-DC转换器6,其将经过第一平滑电容器平滑后的DC电压升压到预定的DC电压,并且其输出端与相移逆变器电路7相连接,因而DC-DC转换器相当于权利要求18中的高频隔离的DC到DC转换器,其配置成将电力的第一电压转换成电力的第二电压,其中所述转换器配置成向所述第一H桥提供电力。
因此,在其引用的权利要求不具备创造性的基础上,权利要求18不具备专利法第22条第3款规定的创造性。
13、从属权利要求19引用权利要求18,其附加技术特征为:所述梯度线圈驱动器配置成利用所述MOSFET开关的软开关来防止开关损耗。
对比文件1公开了(参见说明书第0061段);根据相移逆变器电路7的控制方式可知,虽然通过臂2中的半导体开关7e和7f和臂3中的半导体开关7i和7j中的电流和分别反向并联于这些半导体开关的二极管7g、7h、7k和7l电流的电流和分别流过臂1中的半导体开关7a和7b,但如图3所示,在臂1中的半导体开关7a和7b的切换时刻,分别流过半导体开关7a和7b的电流Ia和Ib以及其上的电压几乎为零,正因如此,在半导体开关7a和7b中几乎没有开关损耗。即对比文件1公开了权利要求19中的特征“所述梯度线圈驱动器配置成利用所述MOSFET开关的软开关来防止开关损耗”。
因此,在其引用的权利要求不具备创造性的基础上,权利要求19不具备专利法第22条第3款规定的创造性。
三、决定
维持国家知识产权局于2018年06月22日对本申请作出的驳回决定。
如对本复审请求审查决定不服,根据专利法第41条第2款的规定,请求人自收到本决定之日起三个月内向北京知识产权法院起诉。
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