KR101836723B1 - 전도성 페인트를 포함하는 무선 주파수 코일 - Google Patents

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이영한
김민정
양재문
서진석
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Abstract

본 발명은 접합부에 전도성 페인트를 포함하는 무선 주파수(Radio-frequency, RF) 코일 및 이를 포함하는 유방 촬영용 자기 공명 영상 시스템, 유방 촬영용 양전자 단층촬영 시스템 및 유방 촬영용 자기 공명 영상/양전자 단층촬영 통합 시스템에 대한 기술을 제공한다.
본 발명의 일 실시예에 따른 전도성 페인트를 포함하는 무선 주파수 코일은 기존의 납땜(Solder) 부위로 접합된 무선 주파수 코일을 사용하는 경우에 비하여 선속경화에 의한 인공음영(beam-hardening artifact)을 완화할 수 있다.

Description

전도성 페인트를 포함하는 무선 주파수 코일{RADIO FREQUENCY COIL COMPRISING THE MAGNETIC PAINT}
본 발명은 전도성 페인트를 포함하는 무선 주파수(Radio-frequency, RF) 코일, 보다 바람직하게는 유방용 자기 공명 영상, 유방용 양전자 단층촬영 영상, 및/또는 유방용 자기 공명 영상/양전자 단층촬영 통합 시스템용 무선 주파수 코일에 대한 기술이다.
영상 장치는 가시광선, 적외선, 초음파, 방사선, 핵자기 공명 현상(Nuclear magnetic resonance) 등을 이용하여 물체의 외부 또는 내부의 영상을 생성하고, 필요에 따라서 생성된 영상의 일부 또는 전부의 대조도(contrast)나 밝기(brightness)를 조절하여 영상을 보정할 수 있도록 하는 장치를 의미한다.
최근 질병의 예방이나 치료를 위해 체내를 진단하기 위한 다양한 진단용 영상 장치로 자력에 의해 발생한 자기장을 이용하는 자기 공명 영상(Magnetic Resonance Imaging, MRI) 장치, 방사성 추적자에서 유래되는 감마선을 검출하는 양전자 단층촬영(Positron Emission Tomography, PET) 장치 및 X선 발생장치를 통한 전산화 단층촬영(Computed Tomography, CT) 장치 등이 널리 사용되고 있다.
자기 공명 영상 장치는 핵자기 공명 현상을 이용하여 피검체의 단면을 촬영할 수 있는 장치로, 인체 내 존재하는 수소, 인, 나트륨, 탄소동위원소 등의 원자핵이 핵자기 공명현상에 의해 고유한 회전자계상수를 갖는 것을 원리로 하여 강한 자기장을 발생시키는 커다란 자석통 속에 인체를 들어가게 한 후 고주파(라디오파)를 발생시켜 신체부위에 있는 수소원자핵의 자화벡터를 공명시켜 각 조직에서 나오는 자기공명신호(전자기파)의 차이를 측정, 컴퓨터로 재구성하여 영상화하는 기술이다. 이때, 인체 내 자화벡터를 공명시키기 위해 인체 내 전자파를 인가(송신 모드, Transmit)하고, 공명으로 인한 신호를 수신(수신 모드, Receive)하는데 무선 주파수(Radio-frequency, RF) 코일이 사용된다.
이러한 무선 주파수 코일은 한 개의 코일로 송신 및 수신을 모두 수행하는 송수신 코일로 사용하거나, 두 개 이상의 코일로 송신 모드와 수신 모드를 별도로 수행하여 사용할 수 있다. 또한, 무선 주파수 코일은 자기 공명 영상 장치의 외관장치 내에 설치되는 몸체형(body type) 코일과 피검체에 부착하거나 인접하여 배치하는 표면형(surface type) 또는 체적형(volume type) 코일로 나뉠 수 있다. 몸체형 코일은 피검체가 들어갈 수 있는 크기의 원통형 또는 타원형 프레임 위에 설치될 수 있으며, 표면형 또는 체적형 코일은 머리코일, 목코일, 허리코일 등 피검체의 부착부위별 형상이나 피검체가 안착되는 테이블에 따라 탈부착형태로 제조될 수 있다. 이러한 무선 주파수 코일은 적용할 부위에 맞추어 디자인하여야 최대 신호잡음비(Signal to Noise ratio, SNR)을 얻을 수 있다.
양전자 단층촬영 장치는 양전자를 방출하는 방사성 의약품을 이용하여 인체에 대한 생리, 화학적, 기능적 영상을 3차원으로 나타낼 수 있는 핵의학 검사방법 중 하나로, 각종 암을 진단하거나, 심장질환, 뇌질환, 뇌기능평가 및 대사영상을 확인하는데 유용한 검사로 알려져 있다. C11, N13, O15, F18 등의 방사성 동위원소에서 방출되는 양전자는 생체 물질의 주요 구성성분이기 때문에 이를 이용하여 추적자(tracer) 방사성 의약품을 제조할 수 있으며, 가장 흔히 이용되는 방사성 의약품인 F-18-FDG는 포도당 유사 물질이어서, 이를 주사하면 암세포와 같이 포도당 대사가 항진된 부위에 다량 포진되게 된다.
이처럼, 자기 공명 영상 장치는 뛰어난 연부조직 대조도 및 높은 공간해상도를 통해 훌륭한 해부학적 정보를 제공하지만, 생체의 대사(Metabolism) 정보를 제공하는 데 한계가 있고, 반면, 양전자 단층촬영은 대사 정보를 제공하지만, 해부학적 정보와 같은 공간해상력은 부족하다.
따라서, 이 두 가지 영상을 정합(Fusion)하여 연부조직에 번식하는 질병 세포들을 영상화할 수 있는 MRI/PET 연구가 진행 중이며, 전신(Whole body) 및 두부(Head)에 대해서는 많은 진전이 있었다.
최근 유방(Breast) 자기 공명 영상은 급격히 증가하고 있으며, 이에 대해서도 MR과 PET의 융합영상에 대한 관심이 높아지고 있다. 하지만, 유방은 촬영시 엎드린 자세(Prone)가 필요하고, 유방전용 무선 주파수 코일은 유방조직과 매우 근접해 있어 영상 왜곡을 야기함으로 기존의 RF 코일은 MRI/PET나 PET/CT에 적용할 수 없다.
더군다나 기존의 코일의 납땜(Solder) 부위에서 선속경화에 의한 인공음영(beam-hardening artifact)을 일으켜, 영상정보가 심각하게 왜곡될 수 있다.
한국 등록공보 제1225839호
본 발명의 목적은 전도성을 유지하면서 인공음영에 의한 영상왜곡을 완화하고, 적용할 부위에 맞추어 디자인함으로써 최대 신호잡음비를 얻을 수 있는 무선 주파수 코일을 제공하는 것이다.
본 발명의 다른 목적은 상기 코일을 포함하는 MRI를 제공하는 것이다.
본 발명의 또 다른 목적은 상기 코일을 포함하는 PET를 제공하는 것이다.
본 발명의 또 다른 목적은 상기 코일을 포함하는 MRI/PET를 제공하는 것이다.
상기 목적을 해결하기 위해서, 본 발명의 일 실시예에 따르면, 무선 주파수 코일이 구비되는 기판; 둘 이상의 무선 주파수 코일 요소(Element)들을 포함하는 무선 주파수(Radio-frequency, RF) 코일부; 그리고 상기 무선 주파수 코일 요소들을 서로 접합하거나 상기 무선 주파수 코일 요소를 상기 기판에 접합하는 접합부;를 포함하며, 상기 접합부는 전도성 페인트를 포함하는 것인 무선 주파수 코일을 제공할 수 있다.
상기 접합부는 전도성 페인트를 0.1 내지 100 중량% 포함하는 것일 수 있으며, 상기 전도성 페인트는 은, 구리, 은-구리 합금, 은 도금 구리 및 이들의 혼합물로 이루어진 군에서 선택되는 어느 하나의 금속 입자를 포함할 수 있다.
상기 금속 입자는 용융혼합법, 킬레이트법, 코어-쉘법, 전해증착법 및 이들의 혼합방법 중 어느 하나의 방법으로 제조된 것일 수 있다.
상기 전도성 페인트는 상기 전도성 페인트 조성물의 총 중량에 대하여 구리 30 내지 60 중량%, 은 5 내지 10 중량%를 포함하는 것일 수 있다.
상기 전도성 페인트의 전도성(저항)은 0.0001 내지 0.1000 Ω·cm일 수 있다.
또한, 무선 주파수 코일이 구비되는 기판; 둘 이상의 무선 주파수 코일 요소들을 포함하는 무선 주파수 코일부; 그리고 상기 무선 주파수 코일 요소들을 서로 접합하거나 상기 무선 주파수 코일 요소를 상기 기판에 접합하는 접합부를 포함하는 무선 주파수 코일을 포함하는 영상 장치를 제공할 수 있다.
상기 영상 장치는 자기 공명 영상 장치, 양전자 단층촬영 장치 및 자기 공명 영상/양전자 단층촬영 통합 장치로 이루어진 군에서 선택되는 어느 하나의 장치일 수 있다.
본 발명에서와 같이 기존 무선 주파수 코일부를 연결하는 납땜(Solder)을 전도성 페인트로 대체하는 경우, 전도성을 유지하면서, 적용할 부위에 맞춰 디자인할 수 있으며, 선속경화에 의한 인공음영을 완화할 수 있다.
도 1은 전도성 페인트의 저항정보를 도시한 그래프이다.
도 2는 본 발명의 실험예 1의 CT 영상평가 비교자료이다. 도 2에서 (A)는 비교예 1의 무선 주파수 코일에 대한 CT 평가 결과이고, (B)는 실시예 1의 무선 주파수 코일에 대한 CT 평가 결과이다.
도 3은 본 발명의 실험예 2의 PET 영상평가 비교자료이다. 도 3에서 (B-1)은 실시예 2의 무선 주파수 코일 근처에 전도성 페인트를 위치시킨 경우에 대한 CT 평가 결과이고, (B-2)는 실시예 2의 무선 주파수 코일 근처에 전도성 페인트를 위치시킨 경우에 대한 PET 평가 결과이며, (B-3)은 실시예 1의 무선 주파수 코일 근처 3.5 cm에 전도성 페인트를 위치시킨 경우에 대한 CT 평가 결과고, (B-4)는 실시예 1의 무선 주파수 코일 근처 3.5 cm에 전도성 페인트를 위치시킨 경우에 대한 PET 평가 결과이다.
이하, 본 발명의 실시예를 상세하게 설명하도록 한다. 다만, 이는 본 발명의 기술 사상을 보다 구체적으로 설명하기 위한 예시로서 제시되는 것으로, 이에 의해 본 발명의 청구범위 발명들의 기술 사상이 제한되지는 않으며, 본 발명의 청구범위의 범주에 의해 정의될 뿐이다.
본 발명에서 피검체는 사람, 동물 또는 사람이나 동물의 일부를 포함할 수 있다. 예를 들어 피검체는 간, 심장, 뇌, 자궁, 유방, 복부 등의 장기 또는 혈관을 포함할 수 있다. 또한, 피검체는 실험용 쥐 등의 소형 동물, 개, 고양이 등의 반려동물, 소, 말 등의 대형 동물 등을 포함할 수 있다.
본 발명의 일 실시예에 따르면, 무선 주파수 코일이 구비되는 기판; 둘 이상의 무선 주파수 코일 요소(Element)들을 포함하는 무선 주파수(Radio-frequency, RF) 코일부; 그리고 상기 무선 주파수 코일 요소들을 서로 접합하거나 상기 무선 주파수 코일 요소를 상기 기판에 접합하는 접합부;를 포함하며, 상기 접합부는 전도성 페인트를 포함하는 것인 무선 주파수 코일을 제공할 수 있다.
이하, 각 구성 성분별로 상세히 설명한다.
(1) 기판
상기 기판은 코일이 구비되는 판으로 통상 사용되는 재질 및 형태의 것은 어느 것이나 사용하여도 무방하다.
바람직하게는 코일을 코팅하여 형성하기 위한 베이스 기판일 수 있고, 단지 코일을 고정하여 지지하기 위한 기판일 수도 있다. 상기 고정은 기판에 코일을 테이프, 접착제로 물리적인 고정을 하거나, 납땜, 전도성 페인트 등으로 전기전도성을 띄는 접합, 또는 이들의 혼합형태를 포함할 수 있다.
보다 바람직하게 상기 기판은 PCB 기판, 플라스틱 기판, 금속 기판, 수지 기판 또는 필름의 형태를 지니는 것일 수 있다.
(2) 무선 주파수 코일 요소
상기 무선 주파수 코일은 적어도 둘 이상의 복수의 코일 요소를 포함할 수 있으며, 상기 복수의 코일 요소 중 적어도 두 개의 코일 요소를 연결하는 접합부를 포함할 수 있다. 복수의 코일 요소 중 선택되는 적어도 두 개의 코일 요소는 배열 순서, 또는 위치에 구애 받지 않으며, 상기 무선 주파수 코일부를 형성하는 코일 요소 중 임의로 선택될 수 있다.
또한, 상기 접합부는 상기 적어도 두 개의 코일 요소를 연결하는 기능뿐 아니라, 상기 무선 주파수 코일을 기판에 부착시키는 역할을 수행할 수도 있다. 상기 접합부는 코일 요소의 연결과 기판 부착을 동시에 수행하는 부분일 수도 있고, 코일 요소의 연결과 기판 부착이 각각 별도로 수행되는 부분일 수도 있다.
상기 코일은 원형, 타원형, 다각형 등의 형태를 가지는 것일 수 있으며, 보다 바람직하게는 사용하는 부위의 형상에 맞게 형태를 조절할 수 있다. 본 발명의 일 실시예에서의 상기 코일은 유방용 MRI, PET 및/또는 MRI/PET에 사용되는 체적형 코일일 수 있으므로, 원형 또는 타원형의 형태를 가질 수 있으나, 본 발명은 이에 구애 받지 않는다. 하나의 무선 주파수 코일부 내에 배열된 무선 주파수 코일 요소들은 각기 다른 형상과 크기를 가지는 것들로 구성될 수도 있으며, 서로 동일한 형상으로 형성될 수도 있다.
상기 코일은 피검체에 대한 정자장(Static field)을 형성하는 정자장 코일, 피검체에 대한 경사자장(Gradient field)을 형성하는 경사사장 코일, 상기 정자장 및 경사자장이 형성된 피검체에 전자파를 인가하여 피검체 내에서 자기 공명 현상을 유도하는 송신 코일, 상기 유도된 자기 공명 현상에 따라 발생한 자기 공명 신호를 수신하는 수신 코일, 및 상기 역할을 하나 이상 수행하는 복합 코일로 이루어진 군에서 선택되는 어느 하나의 역할을 하는 코일일 수 있다.
보다 바람직하게 상기 코일은 자기 공명 신호를 유도하는 송신 코일, 자기 공명 신호를 수신하는 수신 코일 및 송신과 수신을 복합적으로 수행하는 송수신 코일로 이루어진 군에서 선택되는 어느 하나일 수 있다.
(3) 접합부
상기 무선 주파수 코일 요소를 접합하거나, 상기 무선 주파수 코일과 상기 기판을 연결하는 부위를 일컫는 접합부는, 흔히 땜납(solder)이나 전도성 물질 등을 이용하여 인접한 코일간에 전기적으로 접합하는 부위 및 접착제 등의 점착물질로 상기 코일과 상기 기판을 연결하는 부위를 통칭할 수 있다.
기존에 무선 주파수 코일을 접합하는 방식으로 많이 사용되었던 납땜(Soldering)은 금속으로 구성된 전도성을 가지는 두 개 이상의 서로 이격된 요소들을 땜납(solder)을 용융시켜 연결한 후, 상기 용융된 땜납이 굳으며 연결부위가 고정되는 접합방식의 하나이다.
대표적인 납땜은 PCB(인쇄회로기판)등에 부품을 실장한 후 회로를 구성하기 위하여 땜납을 이용하여 용접하는 과정을 들 수 있다. 상기 납땜은 플로우 솔더링과 리플로우 솔더링으로 크게 나뉠 수 있는데, 플로우 솔더링은 접착제로 부착해둔 회로와 기판을 콘베어 등을 이용하여 이송하며 용융땜납에 침잠(wave, flow)시켜 납땜하는 방법을 말하고, 리플로우 솔더링은 PCB에 크림솔더를 묻히는 프린팅과정과 그 위에 부품을 실장하는 마운팅과정을 거친 후 오븐에서 가열하여 납땜하는 방법이다.
땜납은 주석-납(Sn-Pb), 무연(Pb를 사용하지 않음), 합금(은, 구리, 니켈 등) 등이 있을 수 있으며, 납이 포함되고 낮은 온도에서 용융하는 연납과 높은 온도에서 용융하는 경납 등으로 나뉜다.
납땜에 사용하는 은납(Silver solder)은 은-구리-아연 합금 또는 은-구리 합금으로 된 재료로, 카드뮴이나 주석 등이 첨가될 수 있는 납땜재료이다. 은납은 유동성이 좋으며, 평활하고, 홈이 없는 납땜부를 만들 수 있으며, 납땜 자리의 강도와 연성이 우수하고, 경납이지만 녹는점이 낮아 기존 납땜을 대체하는 수단으로 많이 사용되었다. 보통 은도금 납땜은 납땜성이 좋고, 전기적 접촉이 양호하여 전기적인 신호전달용 기기에 많이 사용되어 왔는데, 은납은 여러 가지 방법으로 제조할 수 있으나, 그 중에서 은을 용해시킨 후, 황동을 넣어 용융시키며 합금시킨 후 약산으로 불순물을 제거하는 처리 등을 한 후, 롤러, 커터, 망치 등을 사용하여 은납을 적절한 크기로 제련하여 준비할 수 있다.
(3-1) 전도성 페인트
상기 접합부는 전도성 페인트를 0.1 내지 100 중량% 포함하는 것일 수 있다. 상기 접합부에 전도성 페인트가 0.1 중량% 미만으로 포함될 경우 MRI, CT, PET 등의 영상 장치 촬영에 있어서 선속경화에 의한 인공음영이 관찰될 수 있다.
또한, 상기 접합부는 상기 전도성 페인트 이외에도 접합성을 향상시키기 위한 통상적인 점착제, 농도를 조절하기 위한 용제, 점증제 등 통상적인 접합부에 사용될 수 있는 조성물을 하나 이상 더 포함할 수도 있다.
상기 전도성 페인트는 상기 금속 분말을 포함하는 전도성 분말; 폴리아닐린, 폴리티오펜 등의 전도성 고분자; 그라핀, 흑연 등의 탄소재; 및 이들의 혼합물로 이루어진 군에서 선택되는 어느 하나의 도전재를 포함하는 코팅재일 수 있다.
상기 전도성 페인트는 코팅재로서 도포한 후 건조 공정을 통하여 전도성 코팅층을 형성할 수 있도록 아크릴 수지, 고전도 아크릴 수지, 에폭시 수지 등의 수지; 톨루엔, 알코올, 아세테이트 등의 용제; 및 첨가제;를 더 포함하여 구성될 수 있으며, 상기 첨가제는 침강방지제, 칙소제, 및 조제가 하나 이상 포함될 수 있다.
상기 전도성 페인트는 전도성 입자를 포함하는 코팅제일 수 있으며, 냉납(cold solder), 회로(circuit) 제도, PCB 수리 등에 사용할 수 있는 전도성 페인트를 포함할 수 있다.
상기 전도성 입자는 은, 구리, 은-구리 합금, 은 도금 구리(Silver coated Copper) 및 이들의 혼합물로 이루어진 군에서 선택되는 어느 하나의 금속 입자를 포함할 수 있으며, 보다 상세하게는 은 도금 구리 입자를 포함할 수 있다.
상기 은 도금 구리 입자는 구리 입자 표면에 은을 코팅한 것일 수 있으며, 용융혼합법, 킬레이트법, 코어-쉘법, 전해증착법 및 이들의 혼합방법 중 어느 하나의 방법으로 제조된 것일 수 있다. 보다 상세하게 상기 은 도금 구리 입자는 구리입자 표면에 용융은을 코팅한 입자이거나, 킬레이트화제에 분산된 구리 분말에 은 이온 용액을 첨가하여 코팅한 입자이거나, 코어-쉘(core-shell) 구조의 은 도금 구리 하이브리드 입자이거나, 구리 입자에 은을 전해증착시킨 입자일 수 있다.
상기 은 도금 구리 입자는 전자파/무선 주파수 방해(Electromagnetic or Radio frequency interference, EMI/RFI)를 감소시킬 수 있으므로 상기 은 도금 구리 입자를 포함하는 은 도금 구리 전도성 페인트는 EMI/RFI를 줄일 수 있다. 또한 산화에 강한 은은 오랜 기간에 걸쳐 감소하는 전도성의 저하를 막아서 장기간 EMI/RFI로부터 보호할 수 있다. 일반적으로 상기 은 도금 구리 전도성 페인트는 10 MHz 내지 18 GHz의 주파수 범위에서 25.4 μm당 60 dB±18 dB의 평균적 감쇠를 보일 수 있다.
또한 상기 은 도금 구리 전도성 페인트는 내구성이 뛰어난 아크릴수지를 베이스로 포함하고 있는 아크릴 도료이기 때문에 수성페인트(water base paint)에 비해 문지름 등으로 인한 금속성의 손실이나 박락을 최소화할 수 있고, 접촉을 최대화하는 박편의 형태는 더 나은 전도성 및 접착성을 부여할 수 있으며, UL관련 테스트에서 ABS 및 폴리카보네이트와 같은 소재에도 우수한 접착력을 보이는 아크릴 수지는 내박리성, 코팅 내구성이 뛰어나므로 이로 인한 차폐 효과의 손실은 없다. 이와 같이 은 도금 구리 전도성 페인트는 전도성이 매우 높은 아크릴 도료로서 내구성과 접착성이 우수하다.
보다 바람직하게 상기 은 코팅 구리 전도성 페인트는 상기 전도성 페인트 조성물의 총 중량에 대하여 구리 30 내지 60 중량%, 은 5 내지 10 중량%를 포함하는 것일 수 있다. 상기 구리를 30 중량% 미만으로 포함하거나 은을 5 중량% 미만으로 포함할 경우, 페인트 조성물의 전도성이 낮아질 수 있으며, 구리를 60 중량% 초과, 또는 은을 10 중량% 초과로 포함할 경우 인공음영에 의한 선속경화 현상의 완화효과가 반감되거나, 페인트 조성물 내 접착성분의 부족으로 인한 접착성능의 저하와 같은 문제가 발생할 수 있다.
상기 은 코팅 구리 금속 분말을 포함하는 전도성 페인트는 보다 더 바람직하게 구리(copper) 30 내지 60 중량%, 은(silver) 5 내지 10 중량%, 아크릴 수지(acrylic resin) 0.1 내지 40 중량%, 톨루엔(toluene) 7 내지 13 중량%, 에탄올(ethyl alcohol) 3 내지 7 중량%, 아세톤(acetone) 5 내지 10 중량%, 에틸 아세테이트(ethyl acetate) 1 내지 5 중량%, 이소부틸 아세테이트(isobutyl acetate) 1 내지 5 중량%, 2-헵타논(2-Heptanone) 1 내지 5 중량%, 2-메틸프로필 에스터 아세트산(2-methylpropyl ester acetic acid) 1 내지 5 중량%, 2-프로파논(2-propanone) 1 내지 5 중량%, 2-프로파놀(2-propanol) 0.1 내지 1 중량%, 1-메톡시-2-프로파논 아세테이트(1-methoxy-2-propanone acetate) 0.1 내지 1 중량%를 포함하는 것일 수 있다.
도 1은 전도성 페인트의 저항정보를 도시한 그래프이다.
상기 도 1의 저항정보를 토대로, 은 도금 구리 전도성 페인트의 전도성을 평가할 수 있다. 본 발명의 은 도금 구리 전도성 페인트는 전도성이 좋아서 기존 납땜 또는 은납을 사용하는 경우에 비해 무선 주파수 코일간 신호전달 및 병렬 신호 증폭에 유리할 수 있다. 상기 은 도금 구리 전도성 페인트의 전도성은 0.0001 내지 0.1000 Ω·cm, 바람직하게는 0.0001 내지 0.0100 Ω·cm, 보다 바람직하게는 0.0001 내지 0.0020 Ω·cm, 보다 더 바람직하게는 0.0011 Ω·cm일 수 있다.
본 발명의 은 도금 구리 전도성 페인트는 킬레이팅 법이나 코어-쉘법 등을 통하여 구리입자 표면에 은을 도금(코팅)하는 방법으로 제조하였기 때문에, 기존의 은납과 같이 은과 구리를 단순 용융-합금법으로 혼합하는 경우에 비해, 전도성이 보다 우수한 특징을 가진다.
본 발명의 다른 일 실시예에 따르면, 본 발명의 다른 일 실시예에 따르면, 무선 주파수 코일이 구비되는 기판; 둘 이상의 무선 주파수 코일 요소들을 포함하는 무선 주파수 코일부; 그리고 상기 무선 주파수 코일 요소들을 서로 접합하거나 상기 무선 주파수 코일 요소를 상기 기판에 접합하는 접합부를 포함하는 무선 주파수 코일을 포함하는 영상 장치를 제공할 수 있다.
상기 영상 장치는 자기 공명 영상 장치, 양전자 단층촬영 장치 및 자기 공명 영상/양전자 단층촬영 통합 장치로 이루어진 군에서 선택되는 어느 하나의 장치일 수 있다. 보다 바람직하게 상기 영상 장치는 유방(breast) 촬영용 영상 장치일 수 있으나, 본 발명이 이에 한정되는 것은 아니다.
본 발명의 자기 공명 영상 장치는 상기 무선 주파수 코일부 이외에도 통상의 자기 공명 영상 장치가 포함하는 구성요소를 더 포함할 수 있다. 일반적으로 자기 공명 영상 장치를 구성하는 주요 시스템으로는 하우징, 주자석(Magnet), 경사자계 코일부(Gradient system), 무선 주파수 코일부(RF system) 및 제어부 등이 포함될 수 있다.
상기 하우징은 내측에 주자석, 경사자계 코일부, 무선 주파수 코일부를 포함할 수 있으며, 외측에는 디스플레이와 스캔 컨트롤러 등을 포함할 수 있다.
상기 주자석은 원자핵을 순자화(net magnetization)시키는 역할을 하며, 보다 상세하게 설명하면 피검체 내에 분포해 있는 원소 중 자기 공명 현상을 일으키는 원소, 예를 들어 수소, 인 나트륨 등의 원자핵들의 자기 쌍극자 모멘트(magnetic dipole moment)의 방향을 일정한 방향으로 정렬하기 위한 정자기장 또는 정자장(static magnetic field)을 형성하는 장치이다. 상기 주자석은 초전도 자석이나 영구 자석을 사용할 수 있으며, 예를 들어 0.5T 이상의 높은 자계를 만드는 데에는 초전도 자석이 사용될 수 있다. 주자석에 의하여 생성된 자장이 강하고 균일할수록 피검체에 대한 비교적 정밀하고 정확한 자기 공명 영상을 얻을 수 있다. 주자석은 보통 원통 형상을 지닐 수 있으나, 최근에는 동굴형 기기에 불안감을 호소하는 치료자들을 위해 오픈형 기기로 설계하기 위하여 원판형의 주자석을 위아래로 배치하여 자장을 형성할 수도 있다.
상기 경사자계 코일부는 경사자계 코일과 경사자계 증폭기로 구성될 수 있으며, 공간정보를 부호화(encoding)하는 역할을 할 수 있다. 보다 상세하게 상기 경사자계 코일부는 서로 직교하는 x축, y축 및 z축 방향의 경사자장을 발생시키는 세 개의 경사자계 코일을 포함할 수 있다. 경사자계 코일부는 자기 공명 영상을 촬영하기 위해서 공간적으로 선형적인 경사자계를 발생시킬 수 있으며, 피검체의 각각의 부위별로 공명 주파수를 서로 다르게 유도하여 피검체의 각 부위의 위치정보를 제공할 수 있다.
상기 제어부는 주자석, 경사자계 코일부, 무선 주파 코일부의 동작을 제어하기 위한 제어 신호를 생성할 수 있는 부분으로, 스캔 컨트롤러(Scan controller, Spectrometer) 등을 포함할 수 있다. 스캔 컨트롤러는 다양한 경사자계 파형을 생성하고, 다양한 무선 주파수 파형의 송신과 이에 의해 발생한 신호의 수신을 나노 시간 단위로 제어하여 수신된 신호를 인체 형상으로 재구성하는 역할을 한다. 상기와 같은 파형의 생성, 신호의 송수신, 신호의 재구성 등은 적절한 소프트웨어 프로그램을 이용하여 수행될 수 있다.
상기 무선 주파수 코일부는 송신 무선 주파수(Transmit RF) 코일과 수신 무선 주파수(Receive RF) 코일을 포함하는 무선 주파수 코일요소들과 상기 무선 주파수 코일 요소들의 접합부, 증폭기(Amplifier) 및 컨버터 등으로 구성될 수 있으며, 통상의 무선 주파수 코일부가 가지는 구성요소를 더 포함할 수 있다. 상기 무선 주파수 코일요소와 접합부의 세부 구성요소에 대한 설명은 상기에 기재한 바와 같다. 상기 증폭기는 필요에 따라 무선 주파수 코일부에서 출력되는 아날로그 자기 공명 신호를 증폭하기 위한 장치이며, 상기 컨버터는 이렇게 증폭기를 통해 증폭되어 출력된 아날로그 신호를 디지털 신호로 변환하는 아날로그/디지털 변환기기이다. 이와 같은 무선 주파수 코일부는 인체에서 나오는 자기 공명 신호를 송수신하는 역할을 하고 있다.
MRI 장치가 발전함에 따라, 다양한 관심 부위 촬영 및 빠른 영상 획득을 위해 많은 수의 무선 주파수 채널과 병렬 화상 처리(Parallel imaging)가 필요하게 되었다. 병렬 화상 처리는 병렬 영상을 통해 신호 대 잡음비(Signal to Noise ratio, SNR)를 유지하면서 촬영시간을 단축해 공간적, 시간적 해상도를 증가시켜 영상 획득시간을 단축함으로써 MRI 진단 영역을 확대한 기술이다. 이를 위해서는 대량의 무선 주파수 코일 요소들을 고밀도로 집적하는 기술로 많은 수의 무선 주파수 채널을 요구하는 최신 고자장 MRI에서는 필수적인 무선 주파수 시스템 요소 기술로 부상하고 있다. 따라서, 이와 같은 무선 주파수 코일의 효율적인 집적을 위해 본 발명의 발명자들은 기존 납땜으로 연결된 무선 주파수 코일의 집적을 보다 영상에 데미지가 적은 은 코팅 구리 전도성 페인트로 대체하여 높은 전도성과 접합성 대비 낮은 인공음영에 의한 선속경화 현상을 보여 영상의 질을 강화할 수 있는 방안을 제시하였다.
또한, 유방(Breast) 전용 MRI는 기존 맘모그래피(Mammography) 유방촬영술에 의존하던 유방 검진에 비해 민감도가 높기 때문에, 조기 암 발견을 가능하게 할 수 있으며, 2007년 미국암학회는 유방암에 걸릴 위험이 높은 여성의 검사장비로 MRI를 추천하여 시장이 급성장하고 있는 추세이다.
다만, 유방 전용 MRI는 엎드린 상태에서 피검체와 인접한 부위에 무선 주파수 코일을 배치해야 하므로, 가슴 부위의 형태에 인접하도록 무선 주파수 코일부의 형태를 조절하여야 한다. 또한, 피검체와 접촉에 따른 영상왜곡이나 코일간 연접부위의 전도성 차이 등에 의한 왜곡현상을 최소화해야 할 필요가 있다. 따라서, 기존 납땜방법으로 체적형 코일을 제조하는 것 보다, 은 코팅 구리 전도성 페인트를 접합부에 포함하는 무선 주파수 코일이 신호 대 잡음비을 유지하면서도 코일의 형태를 조절하는데 용이하고, 영상 데미지가 적은 장점이 있다.
본 발명의 또 다른 일 실시예에 따르면, 무선 주파수 코일이 구비되는 기판; 둘 이상의 무선 주파수 코일 요소들을 포함하는 무선 주파수 코일부; 그리고 상기 무선 주파수 코일 요소들을 서로 접합하거나 상기 무선 주파수 코일 요소를 상기 기판에 접합하는 접합부를 포함하는 무선 주파수 코일을 포함하는 유방 촬영용 양전자 단층촬영 시스템을 포함할 수 있다.
상기 양전자 단층촬영 시스템(PET)은 상기 무선 주파수 코일부 이외에도 통상의 양전자 단층촬영 장치가 포함하는 구성요소를 더 포함할 수 있다. 일반적으로는 피검체를 지지하는 받침대(침대), 상기 받침대를 둘러싸도록 원주 방향을 따라 미리 정한 간격만큼 이격된 상태로 배치된 복수개의 검출모듈, 상기 검출모듈에 배치되며 상기 피검체 내부에서 발생되는 소멸 광자를 검출하는 검출소자 등을 포함할 수 있다.
양전자 단층촬영 시스템은 생체 내 특정 세포에 집중되는 성질을 갖는 물질(예컨데, 다른 세포에 비해 암세포에 더 많이 축적되는 포도당 등)에 양전자를 방출하는 방사성 시료(예컨데, O15, C11, N13, F18 등)를 결합한 약제를 피검체의 생체 내에 주합하면, 주입한 방사성 시료가 생체 내 존재하는 전자와 결합하여 붕괴, 소멸하면서 방출하는 한 쌍의 γ-선, 즉 511keV의 소멸 광자(Annihilation photon)가 생성되어 서로 180ㅀ를 이루는 정반대 방향으로 방출되는데, 이렇게 방출되는 소멸 광자를 검출소자로 측정함으로써, 특정 세포(예컨대, 암세포 등)의 위치를 파악하는 장치이다.
본 발명의 다른 일 실시예에 따르면, 무선 주파수 코일이 구비되는 기판; 둘 이상의 무선 주파수 코일 요소들을 포함하는 무선 주파수 코일부; 그리고 상기 무선 주파수 코일 요소들을 서로 접합하거나 상기 무선 주파수 코일 요소를 상기 기판에 접합하는 접합부를 포함하는 무선 주파수 코일을 포함하는 유방 촬영용 자기 공명 영상 시스템, 유방 촬영용 양전자 단층촬영 시스템 및/또는 유방 촬영용 자기 공명 영상/양전자 단층촬영 통합 시스템을 제공할 수 있다.
상기 자기 공명 영상/ 양전자 단층촬영 시스템(MRI/PET)는 상기 무선 주파수 코일부 이외에도 통상의 자기 공명 영상 장치 및/또는 양전자 단층촬영 장치가 포함하는 구성요소를 더 포함할 수 있으며, 상세한 구성요소는 상기 기재한 바와 같을 수 있다.
이하, 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자가 용이하게 실시할 수 있도록 구체적인 실시예를 들어 본 발명의 무선 주파수 코일 및 이를 포함하는 장치에 대하여 상세히 설명한다. 그러나 본 발명은 여러 가지 상이한 형태로 구현될 수 있으며, 이하의 실시예들은 본 발명을 보다 상세하게 설명하기 위한 예시일 뿐, 본 발명의 기술사상이 하기 실시예에 의해 제한되는 것은 아니다.
실시예 1
기판에 무선 주파수 코일을 준비하고, 구리 43 중량%, 은 5 중량%을 포함하는 은 코팅 구리 분말을 포함하는 전도성 페인트(제품: MG Chemicals)를 준비하였다. 상기 무선 주파수 코일에서 3.5 cm 이격된 위치에 상기 은 코팅 구리 페인트를 두어 유방(Breast)용 무선 주파수 코일 샘플을 제조하였다.
실시예 2
상기 무선 주파수 코일에서 0.1 cm 미만으로 이격된 위치에 상기 은 코팅 구리 페인트를 두는 것을 제외하고는 상기 실시예 1과 동일한 방법으로 유방용 무선 주파수 코일 샘플을 제조하였다.
비교예 1
은 코팅 구리 분말을 포함하는 전도성 페인트 대신 기존 무선 주파수 코일의 접합에 사용하는 납땜을 무선 주파수 코일에서 3.5 cm 이격된 위치에 두는 것을 제외하고는 상기 실시예 1과 동일한 방법으로 무선 주파수 코일 샘플을 제조하였다.
실험예 1 : CT에서 Beam-hardening artifact 평가
상기 실시예 1 및 비교예 1에서 제조한 무선 주파수 코일을 적용하여 PET/CT에 대한 선속 경화에 의한 인공 음영(beam-hardening artifact) 평가를 위해 clinical CT imager(Sensation 64, Siemens Healthcare, Erlangen, Germany)에서 영상을 얻었다. 영상에 사용한 파라미터(parameter)는 120 kVp, 72mA, slice thickness 5 mm, image recon algorithm B41f였다.
은 코팅 구리 페인트로 납땜을 치환한 실시예 1의 무선 주파수 코일과 납땜이 포함된 비교예 1의 무선 주파수 코일을 각각 사용하여 CT 영상을 촬영하고, 선속 경화에 의한 인공 음영 여부를 두 명의 영상의학과 전문의가 consensus로 평가하여 도 2에 도시하였다. 도 2에서 (A)는 비교예 1의 납땜이 포함된 기존의 유방용 무선 주파수 코일에 대한 CT 평가이고, (B)는 실시예 1의 은 코팅 구리 페인트가 포함된 유방용 무선 주파수 코일에 대한 CT 평가자료를 도시한 것이다.
또한, 도 2의 결과와 같이 두 명의 영상의학과 전문의에 의해 시행된 CT 영상평가에서 기존의 납땜(Solder) 부위에 전도성 페인트를 위치시킨 실시예 1의 경우, 납땜과 같은 크기의 전도성 페인트에서도 눈에 띄는 인공음영 현상이 관찰되지 않았다.
그러나, 기존에 사용되었던 비교예 1의 무선 주파수 코일에서는 납땜 및 전자소자에 의한 영상왜곡, 즉 인공음영 현상이 관찰되었다.
내부에 관심영역(region of interest, ROI)를 그려 mean, standard deviation(SD) 값을 측정하였다. Mean 값이 0에 가까울수록 정확한 값이고, SD 값이 낮을수록 homogeneity를 반영하는 것으로 평가할 수 있었다. 실시예 1의 피사체에서는 mean 0.044 HU, SD 3.9 로 측정되었으며, 비교예 1의 피사체에서는 mean 4.1 HU, SD 12.4 HU 로 측정되었다.
실험예 2 : PET에서 Beam-hardening artifact 평가
또한, 도 3과 같이 실시예 1 및 실시예 2의 무선 주파수 코일을 사용하여 전도성 페인트를 0.1 cm 미만과 같이 피사체 근처(B-1, B-2)에 위치시키거나, 3.5 cm 위치까지 근접(B-3, B-4)시켜 PET 영상(B-2, B-4) 및 CT영상(B-1, B-3)을 촬영하고, 선속 경화에 의한 인공 음영 여부를 평가하였다.
도 3의 결과에서 본 발명의 실시예 1 또는 실시예 2의 무선 주파수 코일을 사용할 경우에는 실시예 2와 같이 피사체 근처에 페인트를 위치(B-1, B-2)시키거나, 실시예 1과 같이 피사체와 3.5 cm 거리에 페인트를 위치(B-3, B-4)시키는 경우 모두 PET 영상을 촬영하였을 때 선속 경화에 의한 인공 음영 현상이 관찰되지 않음을 확인할 수 있었다.

Claims (10)

  1. 무선 주파수 코일이 구비되는 기판;
    둘 이상의 무선 주파수 코일 요소(Element)들을 포함하는 무선 주파수(Radio-frequency, RF) 코일부; 그리고
    상기 무선 주파수 코일 요소들을 서로 접합하는 접합부;를 포함하며,
    상기 접합부는 은 코팅 구리 금속 분말을 포함하는 전도성 페인트를 포함하고,
    상기 전도성 페인트는 구리(copper) 30 내지 60 중량%, 은(silver) 5 내지 10 중량%, 아크릴 수지(acrylic resin) 0.1 내지 40 중량%, 톨루엔(toluene) 7 내지 13 중량%, 에탄올(ethyl alcohol) 3 내지 7 중량%, 아세톤(acetone) 5 내지 10 중량%, 에틸 아세테이트(ethyl acetate) 1 내지 5 중량%, 이소부틸 아세테이트(isobutyl acetate) 1 내지 5 중량%, 2-헵타논(2-Heptanone) 1 내지 5 중량%, 2-메틸프로필 에스터 아세트산(2-methylpropyl ester acetic acid) 1 내지 5 중량%, 2-프로파논(2-propanone) 1 내지 5 중량%, 2-프로파놀(2-propanol) 0.1 내지 1 중량% 및 1-메톡시-2-프로파논 아세테이트(1-methoxy-2-propanone acetate) 0.1 내지 1 중량%를 포함하는 것인 자기 공명 영상 장치용 무선 주파수 코일.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 접합부는 상기 접합부 총 중량에 대하여 전도성 페인트를 0.1 내지 100 중량% 포함하는 것인 자기 공명 영상 장치용 무선 주파수 코일.
  3. 삭제
  4. 삭제
  5. 삭제
  6. 제1항에 있어서,
    상기 은 코팅 구리 금속 분말은 용융혼합법, 킬레이트법, 코어-쉘법, 전해증착법 및 이들의 혼합방법 중 어느 하나의 방법으로 제조된 것인 자기 공명 영상 장치용 무선 주파수 코일.
  7. 삭제
  8. 제1항에 있어서,
    상기 전도성 페인트의 전도성은 0.0001 내지 0.1000 Ω·cm인 것인 자기 공명 영상 장치용 무선 주파수 코일.
  9. 무선 주파수 코일이 구비되는 기판;
    둘 이상의 무선 주파수 코일 요소들을 포함하는 무선 주파수 코일부; 그리고
    상기 무선 주파수 코일 요소들을 서로 접합하며, 은 코팅 구리 금속 분말을 포함하는 전도성 페인트를 포함하는 접합부를 포함하는 무선 주파수 코일을 포함하고,
    상기 전도성 페인트는 구리(copper) 30 내지 60 중량%, 은(silver) 5 내지 10 중량%, 아크릴 수지(acrylic resin) 0.1 내지 40 중량%, 톨루엔(toluene) 7 내지 13 중량%, 에탄올(ethyl alcohol) 3 내지 7 중량%, 아세톤(acetone) 5 내지 10 중량%, 에틸 아세테이트(ethyl acetate) 1 내지 5 중량%, 이소부틸 아세테이트(isobutyl acetate) 1 내지 5 중량%, 2-헵타논(2-Heptanone) 1 내지 5 중량%, 2-메틸프로필 에스터 아세트산(2-methylpropyl ester acetic acid) 1 내지 5 중량%, 2-프로파논(2-propanone) 1 내지 5 중량%, 2-프로파놀(2-propanol) 0.1 내지 1 중량% 및 1-메톡시-2-프로파논 아세테이트(1-methoxy-2-propanone acetate) 0.1 내지 1 중량%를 포함하는 것인 자기 공명 영상 장치.
  10. 삭제
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* Cited by examiner, † Cited by third party
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JP2016008337A (ja) * 2014-06-25 2016-01-18 古河機械金属株式会社 コアシェル型金属微粒子の製造方法、コアシェル型金属微粒子、導電性インクおよび基板の製造方法

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