JP2010512914A - 作用領域の磁性粒子に影響を及ぼし、及び／又は該磁性粒子を検出する装置、並びにディスク形状のコイルの製造方法 - Google Patents

Abstract

作用領域内の磁性粒子に影響を及ぼし、及び/又は該磁性粒子を検出する装置、並びにディスク形状のコイルの製造方法が開示されている。当該装置は、選択用磁場を発生させる選択手段であって、前記選択用磁場は、該磁場強度空間内において、磁場強度の小さな第1サブ領域及び磁場強度の大きな第2サブ領域が前記作用領域内に生成されるようなパターンを有する、選択手段、駆動用磁場の手段によって前記作用領域内における前記第1領域及び第2領域の位置を変化させる駆動手段、並びに、信号を取得する受信手段であって、該信号は前記作用領域内の磁化に依存し、該磁化は前記第1サブ領域及び第2サブ領域の位置の変化による影響を受ける、受信手段を有する。前記選択手段、及び/又は前記駆動手段、及び/又は前記受信手段は、少なくとも一部がディスク形状のコイルを有する。

Description

本発明は、作用領域の磁性粒子に影響を及ぼし、及び/又は該磁性粒子を検出する装置に関する。さらに本発明はディスク形状のコイルの製造方法に関する。

この種類の装置は特許文献1から既知である。特許文献1に記載された方法の場合では、最初に、磁場強度の空間分布を有する磁場が、相対的に磁場強度の小さな第1サブ領域及び相対的に磁場強度の大きな第2サブ領域が前記検査領域内に生成されるような生成される。その後その検査領域内の領域空間内の位置は移動し、それによりその検査領域内での磁化が局所的に変化する。その磁化は前記サブ領域空間内での移動による影響を受けるその検査領域内の磁化に依存する信号が記録される。またその検査領域内での磁性粒子の空間分布に関する情報が前記信号から得られ、それにより前記検査領域内での像を生成することができる。当該装置及び方法は、非破壊的であって損傷を生じさせることなく、かつ高空間分解能で、任意の検査対象物-たとえば人体-を検査するのに用いることができる、という利点を有する。任意の検査対象物は表面付近であっても該表面から離れたところであっても上述したように検査可能である。

この種類の既知の装置は、磁場（成分）を発生させるのに用いられるコイル、及び/又は変化する磁場を検出するのに用いられるコイルが不十分であるという欠点を有する。その欠点とは具体的には、係るコイルが比較的小さな信号対雑音比を示すことである。

独国特許出願第10151778号明細書 独国特許出願第1304542号明細書

従って本発明の目的は、「背景技術」で述べた種類の装置を供することである。その種類の装置では、磁場発生手段の性質及び/又は磁場検出手段の性質が改善されている。さらに本発明の目的は、特に本発明に係る装置に用いられるディスク形状のコイルを製造する方法を供することである。

上記目的は、作用領域の磁性粒子に影響を及ぼし、及び/又は該磁性粒子を検出する装置によって実現される。当該装置は、選択用磁場を発生させる選択手段であって、前記選択用磁場は、該磁場強度空間内において、磁場強度の小さな第1サブ領域及び磁場強度の大きな第2サブ領域が前記作用領域内に生成されるようなパターンを有する、選択手段、駆動用磁場の手段によって前記作用領域内における前記第1領域及び第2領域の位置を変化させる駆動手段、並びに、信号を取得する受信手段であって、該信号は前記作用領域内の磁化に依存し、該磁化は前記第1サブ領域及び第2サブ領域の位置の変化による影響を受ける、受信手段を有する。前記選択手段、及び/又は前記駆動手段、及び/又は前記受信手段は、少なくとも一部がディスク形状のコイルを有する。

本発明によると、選択手段及び/又は駆動手段及び/又は受信手段は、その少なくとも一部が単一コイル又はソレノイドの形態で供されて良い。しかし本発明によると、各独立したコイルは、選択手段、駆動手段、及び受信手段を形成するように供されることが好ましい。しかも本発明によると、選択手段及び/又は駆動手段及び/又は受信手段は、それぞれ各独立した部品-具体的には各独立したコイル又はソレノイド-で構成されて良い。その独立した部品は、選択手段及び/若しくは駆動手段及び/若しくは受信手段を供するように、供され、かつ/又は備えられて良い。特に駆動手段及び/又は選択手段については、各異なる特別の方向に進行する磁場成分を発生及び/又は検出することを可能にするため、複数の部品-具体的には（たとえばヘルムホルツ型又は反ヘルムホルツ型）コイル対-が好ましい。

少なくとも一部にディスク形状のコイルを有する選択手段及び/又は駆動手段及び/又は受信手段によって、機械的安定性及び電流支持ワイヤを冷却する能力-たとえば損失-に関する性質が改善されたコイルを供することが可能となる。

本発明によると、ディスク形状のコイルは曲面を有すること、及び/又は、ディスク形状のコイルの主要面に対して垂直な方向の厚さは可変であること、が好ましい。ディスク形状のコイルの曲面はたとえば、一部が球状となるように形成されて良い。それにもかかわらず、ほとんどがディスク形状でほんの一部がわずかに曲がっているディスク形状のコイルが供される。あるいはその代わりに、又はディスク形状のコイルの他の特徴と共に、そのディスク形状のコイルには可変厚さが供されて良い。その可変厚さではたとえば、そのディスク形状のコイルの中心から周辺に向かって厚さが増大する。

本発明によると、ディスク形状のコイルは少なくとも一部にリッツ線を有し、そのリッツ線は複数の独立したワイヤを有し、かつ各独立したワイヤは高電気抵抗の材料によって取り囲まれていることが好ましい。よって、ディスク形状のコイルの内部にかなりの高電流支持表面を供することが可能となる。これは、相対的に高い周波数を有するAC電流が支持される場合にとって重要であるし、またディスク形状のコイルに入り込む静磁場及び/又は動的磁場の存在下で、DC電流又は相対的に低い高い周波数を有するAC電流が支持される場合にとっても重要である。本発明によると、リッツ線は、一の独立ワイヤが、たとえばそのリッツ線の延長方向に沿った一の位置においてそのリッツ線の中心にあり、かつ、たとえばリッツ線の延長方向に沿った他の位置においてはそのリッツ線の周辺に位置するに位置するように、紡がれる。よって、全ての独立したワイヤの各々は、たとえばリッツ線によって形成されるループ内において、各独立したワイヤによって同一のインピーダンスが実現されるように供されることが可能となる。

本発明によると、ディスク形状のコイルの少なくとも1つの電流支持経路が螺旋状に巻かれていること、及び/又は、ディスク形状のコイルの少なくとも1つの電流支持経路は二重パターンDで巻かれていること、が非常に好ましい。よって有利となるように、多数の用途にディスク形状のコイルを供すること、及び具体的には本発明の装置内に非常に状態の変化する磁場を発生させることが可能となる。

本発明の好適実施例では、少なくとも1つの電流支持経路-具体的にはリッツ線-は少なくとも2つの層内に供され、かつその2つの層間に絶縁性ホイルが供される。よって浮遊容量が減少するだけではなく、高電圧特性も顕著に改善される。

本発明のさらなる好適実施例では、ディスク形状のコイルは2つの間隔を開けて設けられたディスクを有する。これにより、本発明の装置のコイルを非常に効率的に冷却することが可能となる。

本発明のさらなる好適実施例では、ディスク形状のコイルは冷却チャネルを有する。具体的には、各異なるリッツ線間の空間又はリッツ線内部の空間が、1つ以上の冷却チャネルに用いられる。よって本発明の装置の各異なる部品の温度を容易に決めることが可能となる。

さらに本発明によると、冷却チャネルはディスク形状のコイルの一部を除去することによって供されることが好ましい。よって本発明に用いられるディスク形状のコイルを非常に効率的に製造することが可能となる。

本発明のさらなる好適実施例では、ディスク形状のコイルを冷却するのに油又は水が供される。よって有効な冷却用流体を用いることによって、非常に効率的な冷却が実現可能となる。

さらに本発明によると、リッツ線は、1つ以上のプリント回路基板上に配線された伝導路によって実現されることが好ましい。よって比較的単純な製造手法で、かつ非常に再現性良く独立した伝導路を規定することが可能となる。

本発明のさらなる好適実施例では、電流支持経路（たとえばリッツ線の個々の独立したワイヤ）は、所与の動作周波数帯及び電流支持路を進行する所与の電磁場での抵抗（インピーダンスの実部）が実質的に最小となる、つまり熱雑音によって支配されるように備えられる。特に熱雑音は特に作用領域内に磁性粒子が存在することによって生じる。つまり作用領域内に（被検査）対象物が存在しないときの電流支持経路の抵抗は、前記作用領域内に対象物が存在するときの電流支持経路の抵抗以下である。これは特に、選択手段及び/又は駆動手段の電流支持経路の各独立した電流路（たとえば各独立するワイヤ）、電流強度、コイル装置、並びに、他の特性によって実現される。さらに電流支持経路がリッツ線である場合には、リッツ線は、ある特定の範囲でのリッツ線の断面積に対する個々のワイヤの断面積を合計したものの比（充填率）を有すること、及びリッツ線の個々のワイヤが約1μmから約50μmの直径を有し、好適には約10μmから約25μmの直径を有することが好ましい。よってリッツ線内部に使用された電流支持表面を顕著に改善し、ひいては選択手段及び/又は駆動手段及び/又は受信手段の構成全体の抵抗を減少させることが可能となる。典型的には、選択手段及び/又は駆動手段のリッツ線の充填率は約0.30〜約0.70の範囲で、好適には0.50周辺であるので、約0.01〜約0.20の範囲で、好適には約0.03〜約0.10の範囲である受信手段のリッツ線の充填率よりも高い。さらに選択手段及び駆動手段のリッツ線の各ワイヤの直径は、受信手段のリッツ線の各ワイヤの直径よりも大きくなるように選ばれて良い。

本発明によると、選択手段の磁場が駆動手段を貫通し、かつ駆動手段の磁場が選択手段を貫通する場合に、これらの伝導特性を考慮することは非常に有利である。選択手段又は駆動手段の抵抗は、所与の環境又は貫通パターン内において可能な限り小さくすべきである。選択手段及び駆動手段は共に「磁場発生手段」とも呼ばれる。選択手段は磁場発生手段を有し、その磁場発生手段は、静的な（勾配を有する）選択用磁場又は約1Hz〜約100Hzの範囲の周波数を有する比較的ゆっくりと変化する長距離選択用磁場のいずれかを供する。選択用磁場の静的成分と比較的ゆっくりと変化する成分のいずれも、永久磁石若しくはコイル、又はこれらの結合によって生成されて良い。駆動手段は磁場発生手段を有し、その磁場発生手段は、約1kHz〜約200kHz範囲で、好適には約10kHz〜約100kHz範囲の周波数を有する駆動用磁場を供する。磁場発生手段（つまり選択手段及び駆動手段）の少なくとも一部は、別のコイルによって実装されて良い。各コイル又は各磁場発生手段の電流支持経路（すなわちリッツ線の場合であれば独立したワイヤ）の直径は、表皮効果がコイルの抵抗を増大させないように選ばれなくてはならない。本発明のさらなる好適実施例では、巻線キャパシタの巻数が最小となるだけではなく、磁場発生手段-特にコイル-の部品の回転数も制限される。これにより、巻線-特に選択手段のコイル-をブロックにすることにより、かつ巻線を十分に離すことによって、巻線間の材料の誘電率を小さくすることによって実現されて良い。これらの手法の利点の1つは、本発明の装置内部では、磁場発生手段の各独立したコイルの自己共鳴は、駆動周波数とは重ならないようなものである（駆動手段のコイルを除く）。係る重なりは意図しない磁場の歪み及びさらなる損失を引き起こす。

本発明はさらに、本発明の装置でのディスク形状のコイルの使用に関し、かつディスク形状のコイルの製造方法に関する。当該方法は、少なくとも1面で所定のパターンをとる電流支持経路を供する工程、前記面の両側からの電流支持経路パターンを加圧又は減圧する工程、該加圧又は減圧する工程によって前記の所定の電流支持経路パターン構造を硬化させる工程、を有する。

本発明によると、電流支持パターンはリッツ線パターンで供されていることが非常に好ましい。たとえば圧力を加えることによって、リッツ線コイルの充填因子を改善することが可能である。以降では単純化のため、如何なる電流支持パターンのリッツ線パターンの例が用いられる。従ってリッツ線と電流支持経路という語は、以降では同義的に用いられる。

本発明のさらなる好適実施例では、電流支持経路は圧縮され、かつ/又は電流支持経路は、所定のパターン中に電流支持経路を供する前に、第1熱可塑性材料として多数の熱可塑性樹脂ワイヤを有する。よって非常に高密度で安定な構成の電流支持経路（リッツ線内部に個々の独立したワイヤがある）が可能となることは非常に有利である。それに加えて、電流支持経路の充填率は、電流支持経路が受ける圧縮圧力を変化させることによって、所望のレベルにまで調節されて良い。さらに電流支持経路の充填率は、追加の樹脂ワイヤの数及び/又はサイズを変化させることによって所望のレベルにまで調節されて良い。リッツ線の場合では、これらの樹脂ワイヤ（熱可塑性ワイヤ）は、リッツ線の個々のワイヤと共に、及び/又は1次リッツ線と共に、及び/又は2次リッツ線と共に、紡がれることが好ましい。

さらに本発明によると、所定のパターンに電流支持経路を供した後、又は加圧若しくは減圧中に、第2熱可塑性樹脂が、リッツ線又は電流支持経路へ堆積されることが好ましい。それにより非常に安定な構成のディスク形状のコイルを供することが可能となる。具体的には、第1には、所定のパターンで電流支持経路を供することが可能となり、第2には、電流支持経路の擬ディスク形状パターンの片側若しくは両側に、熱可塑性樹脂若しくはエポキシ樹脂を供し、又は第3には、加圧若しくは減圧が可能となる。

本発明のこれら及び他の特性、特徴、及び利点は、添付図面と共に以降の詳細な説明を参照することで明らかとなる。説明は例示のためだけに与えられるものであり、本発明の技術的範囲を限定するものではない。以降の参照図は添付の図面を示す。

本発明による方法を実行する装置を図示している。 本発明による装置によって生成される磁場線のパターンの一例を図示している。 作用領域内に存在する磁性粒子の拡大図を示している。 a及びbは、当該粒子の磁気特性を表している。 リッツ線の構成例を概略的に図示している。 リッツ線の構成例を概略的に図示している。 リッツ線の構成例を概略的に図示している。 ディスク形状のコイル装置例を概略的に図示している。 ディスク形状のコイル装置例を概略的に図示している。 ディスク形状のコイル装置例を概略的に図示している。 ディスク形状のコイル装置例を概略的に図示している。 ディスク形状のコイルの製造方法の一例を概略的に図示している。

特定の図を参照しながら、具体的実施例について、本発明を説明する。しかし本発明は参照された具体的実施例によっては限定されず、「特許請求の範囲」に記載された請求項によってのみ限定される。示された図は単なる概略に過ぎず、非限定的である。図においては、例示目的のため、大きさが誇張され、かつ正しいスケールで描かれていない構成要素がある。

さらに、明細書及び特許請求の範囲に記載されている第1、第2、第3等の語は、同様の構成要素を区別するために用いられており、必ずしも生起順序又は時系列順序を表すものではない。よって用いられているそれらの語は適切な状況下では同義であり、本明細書で説明されている本発明は、説明すなわち例示されている順序以外の順序での動作が可能であることに留意すべきである。

しかも、明細書及び特許請求の範囲に記載されている上部、下部、上、下等の語は、説明目的で使用されており、必ずしも相対的位置を表すものではない。よって用いられているそれらの語は適切な状況下では同義であり、本明細書で説明されている本発明は、説明すなわち例示されている順序以外の順序での動作が可能であることに留意すべきである。

図1では、本発明による装置によって検査される任意の対象物が図示されている。図1の参照番号350は、患者テーブルに載せられた対象物-この場合ヒト又は動物の患者-を表す。図1では、患者テーブルの上部だけが図示されている。本発明による方法を用いる前に、磁性粒子100（図1には図示されていない）が、本発明に係る装置10の作用領域300内に備えられる。特に、たとえば腫瘍の治療及び/又は診断を行う前に、磁性粒子100は、その磁性粒子100を含む液体（図示されていない）を患者350の体内へ注入することによって、作用領域300に配置される。

本発明の実施例の一例として、選択手段210を形成する複数のコイルを有する装置10が図2に図示されている。前記選択手段210の範囲は作用領域300を画定する。その作用領域300は処置領域300とも呼ばれる。たとえば選択手段210は、患者350の上と下、又は患者テーブル上部の上と下に備えられる。たとえば、選択手段210は第1対のコイル210’,210’’を有する。各対は2つの同じように構築された巻線210’及び210’’を有する。その巻線210’及び210’’は患者350の上と下で同軸となるように配置され、その巻線210’及び210’’には等しい電流が-特に互いに反対方向に-流れる。以降では、第1コイル対210’及び210’’は共に選択手段210と呼ばれる。この場合では直流であることが好ましい。選択手段210は選択用磁場211を発生させる。選択用磁場とは一般的に、図2において磁場線によって表される磁場勾配である。選択用磁場は、選択手段210のコイル対の（たとえば垂直）軸方向にほぼ一定の勾配を有し、かつこの軸上のある一点でゼロの値に到達する。この磁場の存在しない点（図2では個別的に図示されていない）から開始して、磁場の存在しない点からの距離が増大することで、選択用磁場211の磁場強度は全空間方向において増大する。磁場が存在しない点の周りを取り囲む破線によって表された第1サブ領域301では、磁場強度があまりに小さいので、その第1サブ領域内に存在する粒子100の磁化は飽和しない。その一方で、第2サブ領域内（第1サブ領域の外側）に存在する粒子100の磁化は飽和状態となる。磁場の存在しない点すなわち作用領域300の第1サブ領域301は空間的にコヒーレントな領域であることが好ましい。の第1サブ領域301はまた点状の領域であるか、さもなければ線又は平坦領域であって良い。第2サブ領域302（つまり第1サブ領域301の外側である作用領域300の残りの領域）では、磁場強度は、粒子100を飽和状態に保持するのに十分な強さである。2つのサブ領域301と302の位置を作用領域300内で変化させることによって、作用領域300内での（全体の）磁化が変化する。作用領域300での磁化、又は磁化によって誘起される物理パラメータを測定することによって、作用領域内の磁性粒子の空間分布に関する情報を得ることができる。作用領域300内の2つのサブ領域301,302の相対位置を変化させるため、さらなる磁場-所謂駆動用磁場221-が、作用領域300又は作用領域300の少なくとも一部内において選択用磁場と重ね合わせられる。

図3は、本発明の装置10と共に用いられる種類の磁性粒子100の一例を図示している。磁性粒子100はたとえば球形基板101を有する。その球形基板は、軟磁性層102が供されたガラスで作られる。その軟磁性層102は、たとえば5nmの厚さを有し、かつ鉄-ニッケル合金（たとえばパーマロイ）で構成される。この層は、たとえば酸のような物理的又は化学的に侵襲性のある環境から粒子100を保護するコーティング層の手段によって覆われて良い。係る粒子100の磁化を飽和させるのに必要な選択用磁場の磁場強度は様々なパラメータ-たとえば粒子100の直径、磁性層102に用いられる磁性材料、及び他のパラメータ-に依存する。

たとえば直径10μmの場合では、約800A/m（1mTの磁束密度にほぼ相当する）の磁場が必要となる。他方直径100μmの場合では、約80A/mの磁場で十分である。小さな飽和磁化を有する材料からなるコーティング102が選ばれたとき、又は層102の厚さが減少するときには、はるかに小さな値が得られる。

好適な磁性粒子100についての更なる詳細については、特許文献1及び2を参照のこと。

第1サブ領域301のサイズは、一方で選択用磁場211の勾配の強度に依存し、他方で飽和するのに必要な磁場の磁場強度にも依存する。80A/mの磁場強度で磁性粒子が十分に飽和するため、及び選択用磁場211の磁場強度の（所与の空間方向における）勾配が160×10³に達するため、粒子100の磁化が飽和しない第1サブ領域301は、（所与の空間方向において）約1mmの長さを有する。

更なる磁場-以降では駆動用磁場221と呼ぶ-が、作用領域300内で選択用磁場210（すなわち勾配を有する磁場210）上に重ね合わせられるとき、第1サブ領域301は、第2サブ領域302に対して、この駆動用磁場221の方向に移動する。駆動磁場221の強度が増大することで、この移動量も増大する。重ね合わせられた駆動用磁場221が時間変化するとき、第1サブ領域301の位置もそれに従って時間的にも空間的にも変化する。駆動用磁場221が変化する周波数帯ではなく（それよりも高い周波数にシフトした）別な周波数帯において、第1サブ領域301に設けられた磁性粒子100からの信号を検出又は受信することは有利である。このようなことは可能である。その理由は、磁化特性が非線形である結果、作用領域300内で磁化の変化が生じるために駆動用磁場221の周波数の高周波成分が発生するためである。

空間内での所与の方向にこれらの駆動用磁場221を発生させるため、さらに3つのコイル対が供される。これら3つのコイル対とは具体的には、第2コイル対220’、第3コイル対220’’、及び第4コイル対220’’’で、以降ではまとめて駆動手段220と呼ぶ。たとえば第2コイル対220’は、第1コイル対210’,210’’、すなわち選択手段210のコイル軸方向-つまりたとえば垂直方向-に延びる駆動用磁場221の成分を発生させる。このため、第2コイル対220’の巻線には同じ方向に電流が流れる。第2コイル対220’の手段によって実現可能な効果は、同じ方向を流れる電流を、第1コイル対210’,210’’を同じ大きさであって反対方向に流れる電流に重ね合わせることによって実現されて良い。それにより、一のコイルでの電流が減少する一方で、他のコイルでの電流は増大する。しかし特に高い信号対雑音比で信号を解釈するためには、時間的に（ほぼ）一定な選択用磁場211（勾配を有する磁場とも呼ばれる）及び時間変化する垂直な駆動用磁場が、選択手段210及び駆動手段220の各独立したコイル対によって生成されるときに有利となりうる。

2つのさらに別なコイル対220’’,220’’’が、駆動用磁場221の磁場成分を発生させるために供される。この磁場成分は空間内の異なる方向-たとえば水平方向-に延びる。水平方向とは、たとえば作用領域300（すなわち患者350）の長手方向でかつその方向に垂直な方向である。（選択手段210及び駆動手段220のコイル対のような）ヘルムホルツ型の第3コイル対220’’及び第4コイル対220’’’がこの目的のために用いられた場合、これらのコイル対はそれぞれ、処置領域の左右、又はこの領域の前後に配置されなければならない。これは、作用領域300すなわち処置領域300のアクセスのしやすさに影響を及ぼす。従って第3磁気コイル対若しくは複数のコイル220’’及び/又は第4磁気コイル対若しくは複数のコイル220’’’もまた、作用領域300の上下に配置される。よってこれらの巻線の構成は第2コイル対の巻線の構成とは異なっていなければならない。しかしこの種類のコイルは、オープンマグネットを備えた磁気共鳴装置（オープンMRI）の分野では既知である。この磁気共鳴装置では、高周波コイル(RF)対が処置領域の上下に配置され、前記RFコイル対は水平であって時間変化する磁場を発生させることができる。従って係るコイルを構築することで、さらにコイルを精緻化する必要がなくなる。

本発明による装置10は、図1において概略的にしか図示されていなかった受信手段230をさらに有する。その受信手段230は通常、作用領域300内の磁性粒子100の磁化パターンによって誘起される信号を検出することの可能なコイルを有する。しかしこの種類のコイルは、磁気共鳴装置の分野では既知である。この装置では、信号対雑音比を可能な限り高くするため、たとえば高周波(RF)コイル対が作用領域300の周辺に設けられる。従って係るコイルを構築することで、さらにコイルを精緻化する必要がなくなる。本発明によると、受信手段の抵抗は熱雑音によって支配され、特に作用領域内での熱雑音によって生じる。これは特に、個々の電流路、電流強度、ワイヤ配線、及び受信手段の他の特性を慎重に決めることによって実現される。

図1に図示された選択手段210の代替実施例では、永久磁石（図示されていない）が、勾配を有する選択用磁場211を発生させるのに用いられて良い。そのような対向する永久磁石（図示されていない）の極間の空間内では、図2と同様の磁場が形成される。図2と同様の磁場とはつまり、対向する極が同一の極性を有するときに生じる磁場である。本発明の装置に係る他の代替的実施例では、選択手段210は、図2に図示されているように、少なくとも1つの永久磁石と少なくとも1つのコイル210’,210’’を有する。

選択手段210、駆動手段220、及び受信手段230の様々な成分に通常用いられる周波数範囲は大雑把には以下の通りである。選択手段210によって発生する磁場は全く時間変化しないか、又は比較的緩やかに変化する。好適には約1Hzから約100Hzである。駆動手段220によって発生する磁場は約25kHzから約100kHzの間で変化することが好ましい。受信手段が敏感であると考えられる磁場変化は、約50kHzから約10MHzの間の周波数範囲であることが好ましい。

図4a及び4bは磁化特性を図示している。つまり、粒子100（図4a及び4bには図示されていない）の懸濁物中において、その粒子100の位置での磁場強度Hの関数として、その粒子100の磁化変化が図示されている。磁化Mは、磁場強度が-H_c未満も大きい領域及び磁場強度が-H_c未満の領域ではもはや変化しないことが分かる。このことは、飽和磁化に到達していることを意味する。磁化Mは-H_cから-H_cの間の値では飽和しない。

図4aは、粒子100の位置での正弦磁場H(t)の効果を図示している。ここでは、その結果として生じる正弦磁場H(t)（つまり「粒子100によって見える」）の絶対値は、粒子100を磁気的に飽和させるのに必要な磁場強度よりも小さい。つまりさらに磁場が活性になることはない。この条件での（複数の）粒子100の磁化は、磁場H(t)の周波数の周期でその飽和値を反転させる。その結果生じる磁化の時間変化は、図4aの右側縦軸のM(t)で表される。磁化もまた周期的に変化し、かつ係る粒子の磁化は周期的に反転することが分かる。

曲線の中心での線の破線部は、正弦磁場H(t)の磁場強度の関数としての磁化M(t)の近似的な平均変化を表す。この中心線からのズレとして、磁場Hが-H_cから+H_cに増大するときには磁化はわずかに右側へ延びて、磁場Hが+H_cから-H_cに減少するときには磁化はわずかに左側へ延びる。この既知の効果はヒステリシス効果と呼ばれる。この効果は、熱を発生する機構の基礎をなすものである。曲線経路間に形成され、かつ形状とサイズが材料に依存するヒステリシス表面は、磁化が変化する際の熱の発生の指標となる。

図4bは、上に静磁場H₁が重ね合わせられる正弦磁場H(t)の効果を図示している。磁化が飽和状態にあるため、その磁化は正弦磁場H(t)による影響を実質的に受けない。磁化M(t)はこの領域では時間的に一定のままである。その結果磁場H(t)は磁化の状態に変化を生じさせない。

図5から7では、リッツ線250が概略的に図示されている。そのリッツ線250は、ディスク形状のコイル260内部の少なくとも1つの電流支持経路を供する一例として図示されている。リッツ線250は、選択手段210、駆動手段220、及び/又は受信手段230のディスク形状のコイル260内で用いられて良い。図5から7の各々は係るリッツ線250の一実施例の断面図を示している。各リッツ線250は多数の独立したワイヤ255を有する。それにより、電流支持面を増大させることが可能であり、かつ処理要件の複雑さ-特に（ソレノイド又はコイルを形成するために）多数の独立したワイヤを有するリッツ線を曲げる恐れ-が減少する。様々な実施例は正しいスケールで表されていない。大きさは単純に表すことのみを目的として選ばれている。リッツ線の充填率は、各独立した線255の断面積を合計し、かつ完全なリッツ線250の断面積で除することによって容易に評価することができる。図5から7に表されたリッツ線250の実施例に対し、そのリッツ線250の延長する長手方向とは垂直な方向に圧力を加えることによって、充填率を改善することが可能である。各独立したワイヤ255は高電気抵抗材料256によって円周を取り囲まれることで、高電気抵抗材料256が各独立したワイヤ255のクラッド256として機能することが好ましい。本発明によると、係るクラッド材料256は各独立したワイヤ255に存在する。しかし、リッツ線250の各独立したワイヤ255が、第1端部250’と第2端部250’’との間の隣接する独立のワイヤ250から電気的に絶縁されている、という条件が満たされている場合には、係る連続的なクラッドは必要ではない。図5の右側の等価電気回路図に表されているように、リッツ線250の独立したワイヤ255は、独立した電流支持経路255として機能し、かつ並列接続して理想的には同一のインピーダンスを有する抵抗器とみなすことができる。従って本発明によると、リッツ線は、一の独立ワイヤが、たとえばそのリッツ線の延長方向に沿った一の位置においてそのリッツ線の中心にあり、かつ、たとえばリッツ線の延長方向に沿った他の位置においてはそのリッツ線の周辺に位置するに位置するように、紡がれる。図5に表されたリッツ線250のさらなる好適特徴が表されている。具体的にはプラスチック製のホイル絶縁体257が、独立したワイヤ255の周囲でそれらをまとめるように供される。係るプラスチック製（熱可塑性）は、リッツ線250の他の全ての実施例に供されて良いが、図示されていない。係る絶縁性ホイル、すなわちリッツ線250の独立したワイヤ255の周囲でそれらをまとめる絶縁材料257のさらに他の特徴は、そのリッツ線のより良好な高電圧特性が可能となるという利点を供する。

図6では、リッツ線250のさらなる実施例の断面が概略的に図示されている。ここでリッツ線250も（図5による実施例のように）複数の独立したワイヤ255を有するが、独立したワイヤ255は、複数の所謂1次リッツ線251にグループ化されている。これらの1次リッツ線251（各々は複数の独立したワイヤ255を有する）が1つとなるように合わせられることで、リッツ線250が形成される。図6では、連続的なクラッド256が各独立したワイヤ255の周囲に存在することが好ましいが、参照番号によっては示されていない。

図7では、リッツ線250のさらに他の実施例の断面が概略的に図示されている。ここでもリッツ線250は、（図5及び6による実施例のように）複数の独立したワイヤ255、及び複数の1次リッツ線251を有するが、1次リッツ線251は複数の所謂2次リッツ線252にグループ化されている。これらの2次リッツ線252（各々は1次リッツ線251を複数有する）が1つとなるように合わせられることで、リッツ線250が形成される。図6では、連続的なクラッド256が各独立したワイヤ255の周囲に存在することが好ましいが、参照番号によっては示されていない。

本発明による一の重要な目的は、選択手段210（選択用磁場が電流によって発生する場合）、駆動手段220、及び受信手段230の各対応する抵抗が可能な限り低くなるような、本発明による装置を供することである。ディスク形状のコイル260によって、少なくとも部分的には、選択手段210、駆動手段220、及び/又は受信手段230のうちの少なくとも1つを供することが本発明によって提案される。ディスク形状のコイル260は図8から11で詳細に説明される。

図8から11では、ディスク形状のコイル260の様々な実施例が図示されている。本発明によるディスク形状のコイル250の好適実施例の一は、電流支持経路を実現するのにリッツ線250を用いる。リッツ線250を有するディスク形状のコイル260の実施例が図8から11に図示されている。図8はリッツ線250を有するディスク形状のコイル260の上面を概略的に図示している。繰り返しになるがリッツ線250は第1端部250’及び第2端部250’’を有する。図9は図8に図示されたディスク形状のコイル260の側面を概略的に図示している。リッツ線250の考えられるパターンの一例として、図8及び9は、パターニングされたリッツ線250を図示している。そのリッツ線250はパターニングされることで螺旋状に巻かれた状態となり、第1端部250’と第2端部250’’のいずれもディスクの外側（つまり基本的にはディスクの最大半径）に位置する。一の実施例では、これは、2つの層261,261’（図9には図示されていない）内にリッツ線250を配置することによって実現されて良い。2つの層261,261’からなる第1端部では、リッツ線250は巻かれた状態-たとえばディスク形状のコイル260の外部からディスク形状のコイル260の小さな半径に向かって半径方向を螺旋状に巻かれた状態-となる（リッツ線250の直線が引かれている）。ここで2つの層261,261’からなる第2端部では、リッツ線250は反対方向で螺旋状に巻かれる。つまり小さな半径から大きな半径へ（リッツ線250の破線）。図示された実施例では、ディスク形状のコイル260の2つの層261,261’の間に絶縁性ホイル262が供される。これにより高電圧特性が改善され、かつ浮遊容量を減少させることができる。しかし絶縁性ホイル262を供することは必須ではない。

図10及び11は、さらに他のディスク形状のコイル260の例を概略的に図示している。図10では、2つの間隔を空けて設けられたディスク263と263’の間に冷却チャネル264が供されている。冷却用流体（気体又は液体で、特に水及び/又は油）流れが水平方向の矢印で概略的に表されている。相互間の所定の位置及び本発明の装置10の他の部品に対する所定の位置で、2つの間隔を空けて設けられたディスク263と263’を位置設定するため、スペーサ（図示されていない）を供することも可能である。冷却チャネル264は、ディスク形状のコイル260の一部を除去することによって供されて良い。たとえばこれは、可溶性又はエッチング可能な材料と、ディスク形状のコイル260の材料とを1つにし、かつその可溶性又はエッチング可能な材料を溶解又はエッチングすることによって冷却チャネルを開けることによって実現されて良い。図11では、リッツ線250の二重パターンDが概略的に図示されている。係るパターンは作用領域300のアクセスを改善する可能性を供する。その作用領域はコイルによって完全に取り囲まれている必要はなく、かつさらに装置10は、互いに垂直な3つの空間方向に駆動用磁場221を供する駆動手段220によって、3次元的に動くことが可能である。

図12では、ディスク形状のコイル260の製造方法例が概略的に表されている。リッツ線250のパターン266はモールドの第1半分267内に設けられている。第1半分267は基本的に、ディスク形状のコイル260の主要面を画定する面265に沿って延びている。リッツ線250のパターン266は第1熱可塑性材料258を有することが好ましい。第1熱可塑性材料258は、リッツ線250に含まれていることが好ましく、又はディスク形状のコイル260の形状を明確に形成するための圧力を加える前に、リッツ線250のパターン266に加えられて良い。圧力は、図12の2つの垂直方向の矢印によって表され、かつ、モールドすなわち装置の第1半分267と第2半分268との間に加えられる。圧力を加えることによって、ディスク形状のコイル260は明確に形成され、かつ硬化可能材料が硬化する。代替実施例では、圧力を加えている間に（第1熱可塑性材料258に加えて、又は第1熱可塑性材料258の代わりに）第2熱可塑性材料259を堆積することが実現される。

Claims (16)

1. 作用領域内の磁性粒子に影響を及ぼし、及び/又は該磁性粒子を検出する装置であって
   当該装置は：
   選択用磁場を発生させる選択手段であって、前記選択用磁場は、該磁場強度空間内において、磁場強度の小さな第1サブ領域及び磁場強度の大きな第2サブ領域が前記作用領域内に生成されるようなパターンを有する、選択手段；
   駆動用磁場の手段によって前記作用領域内における前記第1領域及び第2領域の位置を変化させる駆動手段；並びに、
   信号を取得する受信手段であって、該信号は前記作用領域内の磁化に依存し、該磁化は前記第1サブ領域及び第2サブ領域の位置の変化による影響を受ける、受信手段；
   を有し、
   前記選択手段、及び/又は前記駆動手段、及び/又は前記受信手段は、少なくとも一部がディスク形状のコイルを有する、
   装置。
2. 前記ディスク形状のコイルが少なくとも一部にリッツ線及び/又は螺旋構造ワイヤを有する、請求項1に記載の装置。
3. 前記ディスク形状のコイルは曲面を有し、かつ/又は、
   前記ディスク形状のコイルが可変の厚さを有し、かつ
   該可変の厚さはディスク形状のコイルの主要面に対して垂直である、
   請求項1に記載の装置。
4. 前記ディスク形状のコイルの少なくとも1つの電流支持経路が螺旋状に巻かれる、請求項1に記載の装置。
5. 前記ディスク形状のコイルの少なくとも1つの電流支持経路は二重パターンDで巻かれている、請求項1に記載の装置。
6. 少なくとも1つの電流支持経路が少なくとも2つの層内に供され、かつ
   該2つの層間に絶縁性ホイルが供される、
   請求項1に記載の装置。
7. 前記ディスク形状のコイルが2つの間隔を開けて設けられたディスクを有する、請求項1に記載の装置。
8. 前記ディスク形状のコイルが冷却チャネルを有する、請求項1に記載の装置。
9. 前記冷却チャネルは前記ディスク形状のコイルの一部を除去することによって供される、請求項1に記載の装置。
10. 前記ディスク形状のコイルを冷却するのに油又は水が供される、請求項1に記載の装置。
11. 前記ディスク形状のコイルが1つ以上のプリント回路基板上に配線された伝導路によって実現される、請求項1に記載の装置。
12. ディスク形状のコイルの製造方法であって：
    少なくとも1面で所定のパターンをとる少なくとも1つのリッツ線を供する工程；及び
    前記面の両側からの前記リッツ線パターンを加圧又は減圧することによって前記の所定のリッツ線パターン構造を硬化させる工程；
    を有する方法。
13. ディスク形状のコイルの製造方法であって：
    少なくとも1面で所定のパターンをとる電流支持経路を供する工程；及び
    前記面の両側からの前記電流支持経路パターンを加圧又は減圧することによって前記の所定の電流支持経路パターン構造を硬化させる工程；
    を有する方法。
14. 前記電流支持経路は、前記所定のパターン中に電流支持経路を供する前に、第1熱可塑性材料として多数の熱可塑性樹脂ワイヤを有する、請求項12又は13に記載の方法。
15. 前記所定のパターンに電流支持経路を供した後、又は前記加圧若しくは減圧中に、第2熱可塑性樹脂が、前記電流支持経路へ堆積される、請求項12又は13に記載の方法。
16. 請求項1に記載の装置内でのディスク形状のコイルの使用。

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