KR20180136385A

KR20180136385A - 자기 공명-고주파 차폐 유닛

Info

Publication number: KR20180136385A
Application number: KR1020180065973A
Authority: KR
Inventors: 루드비크 에버러; 위르겐 니스틀러; 마르쿠스 베스터
Original assignee: 지멘스 헬스케어 게엠베하
Priority date: 2017-06-14
Filing date: 2018-06-08
Publication date: 2018-12-24
Also published as: EP3415940A1; US10534051B2; US20180364322A1; EP3415940B1; CN109085520B; CN109085520A

Abstract

본 발명은 자기 공명 장치의 고주파 안테나 유닛을 차폐하기 위한 고주파 차폐 유닛 및 자기 공명 장치에 관한 것이다. 고주파 차폐 유닛은 캐리어 층, 제1 전도 층, 절연 층 및 제2 전도 층을 포함한다. 이 경우, 캐리어 층과 절연 층 사이에 제1 전도 층이, 그리고 제1 전도 층과 제2 전도 층 사이에 절연 층이 배열된다.

Description

자기 공명-고주파 차폐 유닛{MR RADIO-FREQUENCY SHIELDING UNIT}

본 발명은 자기 공명 장치의 고주파 안테나 유닛을 차폐하기 위한 고주파 차폐 유닛 및 자기 공명 장치에 관한 것이다.

자기 공명 영상화(Magnetic Resonance Imaging, MRI)는 자기 공명(MR)의 물리적 현상에 기초하여 환자의 자기 공명 영상을 생성하기 위한 공지된 기술이다. 이를 위해, 고주파 안테나 유닛을 이용하는 자기 공명 측정 중에, 자기 공명 신호의 트리거링을 위해 여기 펄스가 환자에게 방사된다. 자기 공명 신호의 공간 코딩을 위해, 자기 공명 장치는 자기장 기울기를 생성하는 기울기 코일 유닛을 더 포함한다. 자기장 기울기는 주 자석(main magnet)에 의해 생성된 정적 주 자기장(B₀)에 중첩된다.

통상 자기 공명 장치 내에 견고하게 설치된 송신 안테나가 고주파 안테나 유닛으로서 사용되며, 송신 안테나는 종종 전신-고주파 코일 또는 간단히 말해서 보디 코일(body coil)로 표시된다. 통상적으로, 실제 고주파 안테나 유닛은 흔히 고주파 차폐, RF 차폐 또는 차폐로도 표시되는 고주파 차폐 유닛에 의해 한정된다. 고주파 차폐 유닛의 다양한 실시예가 US 7501823 B2, US 8766632 B2 및 US 20130300418 A1에서 설명된다.

고주파 차폐 유닛은 통상 접지면과, 고주파 안테나 유닛의 미러링된 전류(mirrored current)를 위한 면을 포함한다. 통상적으로, 고주파 차폐 유닛은 환자 수용 영역에 대해 통상 더 외측에 배열된 기울기 코일 유닛과 고주파 안테나 유닛 사이에 배열된다. 흔히, 고주파 차폐 유닛은 기울기 코일 유닛의 내부에 직접 제공된다.

한편으로, 고주파 차폐 유닛은, 고주파 안테나 유닛의 최적의 효율을 보장하기 위해 고주파 전류를 가능한 한 양호하게 전도해야 한다. 그러나, 다른 한편으로, 고주파 차폐 유닛의 가열을 방지하기 위해, 통상적으로 기울기 코일 유닛의 자기장에 의해 유도되는 저주파 와전류가 가급적 최소화되어야 한다. 또한, 와전류의 자기장이 환자에게까지 도달하여 그곳에서 자기 공명 측정 시에 영상 간섭(image interference) 및/또는 영상 인공물(image artifact)을 야기할 수도 있다.

다른 문제는, 예를 들어 기울기 증폭기의 스위칭 주기에 의해 발생할 수 있는 예를 들어 필드 피크 형태의 간섭 결합(interference coupling)을 나타낼 수 있다. 이와 관련된 간섭은 영상화에 악영향을 미치지 않도록 마찬가지로 고주파 차폐 유닛에 의해 감쇠되어야 한다.

이러한 요건들(송신 안테나의 고효율, 와전류의 충분한 억제 및 간섭의 충분한 감쇠)의 동시적인 충족을 위해, 오래전부터, 구리 층이 양면에 제공된 인쇄 회로 기판 재료로 형성된, 즉, 앞면과 뒷면이 구리로 코팅된 고주파 차폐 유닛이 사용되었다. 2개의 구리 층은 고주파 차폐 유닛의 차폐 효과에 기여한다.

이러한 방식으로 형성된 고주파 차폐 유닛은 과거에, 통상적으로 1.5 또는 3T의 주 자기장(B₀)의 강도를 갖는 자기 공명 장치에 대해 매우 적합했었다. 그러나 이러한 유형의 고주파 차폐 유닛은 특히 1T 미만의, 주 자기장(B₀)의 낮은 강도를 갖는 자기 공명 장치에 대해, 확실히 더 높은 손실과, 외부로부터의 간섭에 대해 확실히 더 낮은 감쇠 효과를 나타낸다.

본 발명의 과제는 낮은 주 자기장(B₀)을 갖는 자기 공명 장치를 위해 특히 적합한 고주파 차폐 유닛을 제공하는 것으로 간주될 수 있다.

이러한 과제는 독립항의 특징에 의해 해결된다. 바람직한 구성은 종속 청구항에서 설명된다.

따라서, 자기 공명 장치의 고주파 안테나 유닛을 차폐하기 위한 고주파 차폐 유닛이 제안된다. 고주파 차폐 유닛은 적어도 다음의 4개의 층(layer), 즉 캐리어 층, 제1 전도 층, 절연 층 및 제2 전도 층을 포함한다. 이 경우, 캐리어 층과 절연 층 사이에 제1 전도 층이, 그리고 제1 전도 층과 제2 전도 층 사이에 절연 층이 배열된다.

여기서 층은 바람직하게는 고주파 차폐 유닛의 평편하게 형성된 구성 부품으로 이해된다. 층은 통상, 특히 평편한 층 평면을 포함하며, 층 평면은 전적으로 만곡되어 형성될 수도 있다. 또한, 층은 층 평면에 대해 평행으로 측면 연장부와, 층 평면에 대해 수직으로 수직 연장부를 포함하며, 수직 연장부는 층 두께로도 표시될 수 있다. 층의 측면 연장부는 통상적으로 수직 연장부보다 현저히 더 크며, 특히 1000배 이상 크다.

바람직하게는, 캐리어 층, 제1 전도 층, 절연 층 및 전도 층은 특히 원자적 평면 및/또는 분자적 평면 상에 견고하게 그리고/또는 직접 서로 연결되는데, 즉, 이들은 견고한 그리고/또는 직접적인 층 복합체를 형성한다. 예를 들어, 층들 서로는 캐리어 층으로부터 시작하여 서로 코팅 방법에 의해 포개어져 제공되어, 최종적으로는 제안된 층 구조, 즉, 캐리어 층/제1 전도 층/절연 층/제2 전도 층이 생성된다.

바람직하게는 캐리어 층이 예를 들어 경우에 따른 기계적 부하에 대한 충분한 안정성 및/또는 강건성을 고주파 차폐 유닛에 부여함으로써, 손상이 방지될 수 있다. 또한, 바람직하게는 캐리어 층은 고주파 차폐 유닛의 제조 방법과 관련하여 더 큰 가능성을 허용한다. 예를 들어, 캐리어 층은 추가의 층들, 특히 제1 전도 층, 절연 층 및 제2 전도 층의 제공을 위한 기판으로서 이용될 수 있다.

여기서 전도 층은 통상적으로 전기 전도성 층으로 이해되어야 한다. 따라서, 제1 및 제2 전도 층은 바람직하게는 각각 하나 이상의 전기 전도성 재료, 즉, 25℃의 온도에서 통상적으로 10³ S/m 초과, 특히 10⁶ S/m를 초과하는 높은 전기 전도도를 갖는 재료를 포함한다.

캐리어 층 및/또는 절연 층은 바람직하게는 전기 절연 층이다. 캐리어 층 및/또는 절연 층은 바람직하게는 각각 하나 이상의 전기 절연 재료, 즉, 25℃의 온도에서 통상적으로 1 S/m 미만, 특히 10^-3 S/m 미만, 특히 10^-6 S/m 미만의 낮은 전기 전도도를 갖는 재료를 포함한다.

절연 층을 통한 2개의 전도 층의 공간적 분리에 의해 고주파 차폐 유닛의 기능에 기여하는 정전 용량(capacitance)이 형성된다. 특히, 경우에 따른 전도 층 내의 중단부에 의해 중단되는 고주파 전류 경로는 정전 용량을 통해 다른 전도 층으로 바이패스될 수 있다. 이 경우, 정전 용량은 종종 유전율 또는 비유전 상수(ε_r)로도 불리는 절연 층의 유전 상수 및/또는 두께에 의해 영향을 받는다. 따라서, 절연 층은 여기서 유전체로도 이해될 수 있다.

종래의 고주파 차폐 유닛은 통상적으로 3개의 층, 즉, 2개의 전도 층 및 그 사이에 놓인 중간 층으로 구성되며, 중간 층은 동시에 절연 층 및 캐리어 층으로서 이용된다. 따라서, 한편으로 중간 층은 전기적으로 유전체로서 작용하고, 다른 한편으로 기계적으로 기계적 캐리어로서 작용한다. 중간 층의 이러한 이중 기능에 의해, 낮은 주 자기장(B₀)을 갖는 자기 공명 장치의 요건에 고주파 차폐 유닛을 적응시키는 가능성은 매우 제한된다. 본 발명에 따라, 이러한 문제는 이중 기능의 분리를 통해, 그리고 각각 하나의 고유 층, 즉, 캐리어 층 및 절연 층으로의 두 기능들의 할당을 통해 극복될 수 있다.

바람직하게는, 제1 전도 층은 금속 층, 특히 구리 층이다. 금속, 특히 구리는 특히 높은 전기 전도도를 포함한다. 또한, 구리는 쉽게 이용 가능하며 쉽게 가공될 수 있다.

바람직하게는 제1 전도 층은 1 내지 50㎛, 특히 5 내지 30㎛, 특히 9 내지 18㎛ 사이의 층 두께를 갖는다. 이러한 층 두께를 이용하여, 바람직하게는 층의 충분히 낮은 전기 시트 저항(sheet resistance)이 달성될 수 있다. 따라서, 특히 송신 안테나의 고효율이 보장될 수 있다.

바람직하게는, 캐리어 층은 예를 들어 에폭시 수지 및 유리 섬유 직물을 포함하는 복합 재료를 포함한다. 특히, 캐리어 층은 예를 들어 FR4와 같은 인쇄 회로 기판용 캐리어 재료를 포함한다. 복합 재료에 의해, 특히 기계적 요건과 관련하여 캐리어 층의 원하는 특성이 특히 정확하게 달성될 수 있다. 복합 재료는 통상적으로 저 중량으로 비교적 높은 안정성을 포함한다. 또한, 특히, 인쇄 회로 기판 재료는 쉽게 이용 가능하고 저렴하다.

바람직하게는 캐리어 층은 적어도 0.1mm, 특히 적어도 0.4mm, 특히 적어도 0.7mm의 층 두께를 갖는다. 이러한 층 두께를 포함하는 캐리어 층에 의해, 고주파 차폐 유닛은 특히 안정적이고 그리고/또는 기계적 손상을 덜 받게 구성될 수 있다.

바람직하게는, 제1 전도 층 및/또는 제2 전도 층은 하나 이상의, 특히 측방향 중단부를 포함하는데, 즉, 층 평면 내에, 전기 전도성 재료가 없는 하나 이상의 영역이 존재한다. 이 하나 이상의 중단부는 바람직하게는 길고 그리고/또는 슬롯화되어, 예를 들어 분리 슬롯으로서 형성된다. 하나 이상의 중단부는 특히 슬롯 구조를 형성할 수 있다. 하나 이상의 중단부에 의해, 그 외의 경우에 층 내에 흐를 수도 있는 와전류가 억제될 수 있다. 따라서, 고주파 차폐 유닛의 가열이 최소화될 수 있다.

제안된 층 구조에 의해, 절연 층, 즉, 제1 전도 층과 제2 전도 층을 서로로부터 이격시키는 층이 특히 얇게 형성될 수 있다. 바람직하게는 절연 층은 50㎛ 이하, 특히 20㎛ 이하, 특히 10㎛ 이하의 층 두께를 갖는다.

내부적 검사는, 낮은 주 자기장(B₀)을 갖는 자기 공명 장치에서 2개의 전도 층들 사이에 형성된 정전 용량이 바람직하게는 주 자기장(B₀)의 강도에 대해 상반적(reciprocal)으로 적응되어야 한다는 것을 증명하였다. 예를 들어, 주 자기장(B₀)의 강도가 1.5T로부터 0.5T로 3배 감소되는 경우, 바람직하게는 정전 용량이 동일한 배수 3만큼 증가한다. 정전 용량의 증가는 특히 층 두께의 감소에 의해 달성될 수 있는데, 그 이유는 통상적으로 층 두께와 정전 용량 사이에 간접적인 비례가 존재하기 때문이다.

종래의 고주파 차폐 유닛에서는, 2개의 전도 층들 사이의 중간 층도 동시에 고주파 차폐 유닛의 안정성을 보장해야 하기 때문에, 통상적으로 100㎛ 미만의 층 두께가 사용될 수 없는데, 그 이유는 그렇지 않을 경우 고주파 차폐 유닛이 기계적 손상을 쉽게 받을 수도 있기 때문이다.

절연 층은 바람직하게는 적어도 2, 특히 적어도 4, 특히 적어도 6의 유전 상수를 갖는다.

정확하게는, 낮은 주 자기장(B₀)을 갖는 자기 공명 장치에서, 2개의 전도 층들 사이에 높은 정전 용량을 달성하기 위해 높은 유전 상수를 갖는 절연 층이 바람직하다.

바람직하게는, 절연 층은 폴리머를 포함한다. 폴리머 층은 2개의 전도 층들 사이에 높은 정전 용량이 달성될 수 있도록 특히 얇게 형성될 수 있다.

바람직하게는, 절연 층은 예를 들어 폴리머에 첨가될 수 있는 나노 입자를 포함한다. 나노 입자들에 의해, 유전 상수, 그리고 2개의 전도 층들 사이의 정전 용량이 바람직하게 목표한 대로 설정될 수 있다. 바람직하게는, 이에 의해 절연 층의 유전 상수가 달성된다. 바람직하게는, 8을 초과하는 유전 상수를 갖는 나노 입자가 사용된다. 특히, 하이-k 유전체(high-k dielectric) 및/또는 예를 들어 산화 알루미늄과 같은 세라믹 나노 입자가 적절하다.

바람직하게는, 절연 층이 제1 전도 층 상에 분무 코팅(spray coating) 방법에 의해 적어도 부분적으로 제공된다. 분무 코팅 방법에 의해 절연 층이 특히 간단하게 제공될 수 있다.

다른 가능성은, 절연 층이 인쇄 방법, 특히 스크린 인쇄 방법에 의해 제1 전도 층 상에 적어도 부분적으로 제공된다는 것으로 이루어진다. 인쇄 방법에 의해 절연 층이 특히 간단하게 제공될 수 있다.

바람직하게는, 제2 전도 층이 분무 코팅 방법에 의해 절연 층 상에 적어도 부분적으로 제공된다. 분무 코팅 방법을 이용하여, 제2 전도 층이 특히 간단하게 그리고/또는 얇게 제공될 수 있다.

다른 가능성은, 제2 전도 층이 인쇄 방법, 특히 스크린 인쇄 방법에 의해 절연 층 상에 적어도 부분적으로 제공된다는 것으로 이루어진다. 인쇄 방법을 이용하여, 제2 전도 층이 특히 간단하게 그리고/또는 얇게 제공될 수 있다.

바람직하게는, 인쇄 방법에 의해 구리 및/또는 알루미늄 및/또는 탄소 나노 튜브(carbon nanotube)를 포함하는 페이스트가 제공된다. 바람직하게 페이스트는 특히 양호하게 인쇄될 수 있다. 구리 및/또는 알루미늄은 바람직하게도 높은 전기 전도도를 포함한다.

바람직하게는, 제2 전도 층은 전기 화학적 방법, 특히 전기 도금식으로(galvanically) 두꺼워진다. 따라서, 바람직하게는, 제2 전도 층의 전기적 시트 저항을 최소화하기 위해 더 두꺼운 층 두께가 달성될 수 있다.

선택적으로, 고주파 차폐 유닛은 하나 이상의 추가 절연 층 및 하나 이상의 추가 전도 층을 포함한다. 이 경우에, 하나 이상의 추가 절연 층이 2개의 전도 층들 사이에 배열되는데, 즉, 층 구조는 전도 층 및 절연 층을 교호식으로 포함한다. 따라서, 바람직하게는 2개의 전도 층들 사이에는 적어도 한 개의 절연 층이 항상 배열되어 있다.

이러한 구조는 고주파 차폐 유닛의 구성 시에, 특히 큰 구성 가능성을 가능케 함으로써, 고주파 차폐 유닛의 설계가 더욱 최적화될 수 있다. 특히, 고주파 차폐 유닛은 송신 안테나의 효율을 더 증가시킬 수 있고 그리고/또는 가능한 간섭이 고주파 차폐 유닛에 의해 더 양호하게 감쇠될 수 있다.

고주파 차폐 유닛의 실시예는, 하나 이상의 절연 층 및 하나 이상의 추가 전도 층이 캐리어 층 및/또는 제1 전도 층 및/또는 절연 층 및/또는 제2 전도 층과는 다른 측면 연장부를 갖는 구성을 제공한다. 하나 이상의 절연 층 및 하나 이상의 추가 전도 층은 국부적으로 제한되어 구성될 수 있다. 따라서, 고주파 차폐 유닛의 구성 시에, 보다 더 특정된 국부적 조건 및/또는 요건이 고려될 수 있다.

또한, 고주파 차폐 유닛의 제조 방법이 제안된다.

상기 방법의 실시예는, 절연 층이 분무 코팅 방법에 의해 적어도 부분적으로 제1 전도 층 상에 제공되는 구성을 제공한다.

상기 방법의 다른 실시예는, 절연 층이 인쇄 방법에 의해 적어도 부분적으로 제1 전도 층 상에 제공되는 구성을 제공한다.

상기 방법의 다른 실시예는, 제2 전도 층이 분무 코팅 방법에 의해 적어도 부분적으로 절연 층 상에 제공되는 구성을 제공한다.

상기 방법의 다른 실시예는, 제2 전도 층이 인쇄 방법에 의해 적어도 부분적으로 절연 층 상에 제공되는 구성을 제공한다.

상기 방법의 다른 실시예는, 구리 및/또는 알루미늄 및/또는 탄소 나노 튜브를 포함하는 페이스트가 인쇄 방법에 의해 제공되는 구성을 제공한다.

상기 방법의 다른 실시예는, 제2 전도 층이 전기 화학적 방법에 의해 두꺼워지는 구성을 제공한다.

상기 방법의 제안된 실시예의 장점과 관련하여, 상술된 고주파 차폐 유닛의 실시예의 장점이 참조된다.

또한, 고주파 안테나 유닛 및 기울기 코일 유닛을 갖는 자기 공명 장치가 제안되고, 자기 공명 장치는 고주파 안테나 유닛과 기울기 코일 유닛 사이에 배열된 상술한 고주파 차폐 유닛을 포함한다. 특히, 고주파 차폐 유닛에 의해 고주파 안테나 유닛으로의 간섭의 결합이 감소될 수 있다.

자기 공명 장치의 실시예는, 기울기 코일 유닛에 대면한 고주파 차폐 유닛의 면에 캐리어 유닛이 배열되는 구성을 제공한다. 종종, 제조 시에, 고주파 차폐 유닛이 먼저 제1 단계에서 기울기 코일 유닛 상에 조립된 다음, 제2 단계에서 고주파 안테나 유닛이 고주파 차폐 유닛 및/또는 기울기 유닛 상에 조립된다. 따라서, 기울기 코일 유닛에 대면한 고주파 차폐 유닛의 면에 캐리어 유닛이 배열되는 실시예는 특히, 예를 들어 임의의 커패시터 및/또는 접지 스트랩을 연결시키기 위해, 내부에 놓인 도체 층에 더 쉽게 접근할 수 있는 장점을 포함한다.

자기 공명 장치의 대안적인 실시예는, 기울기 코일 유닛으로부터 멀리 향하는 고주파 차폐 유닛의 면에 캐리어 유닛이 배열되는 구성을 제공한다. 그러나 이러한 실시예는, 특히, 손상에 대한 매우 양호한 기계적 보호가 내부에 놓인 캐리어 층에 의해 주어지는 장점을 포함한다.

본 발명의 다른 장점, 특징 및 세부 사항은 후술되는 실시예로부터 도면을 참조하여 알 수 있다. 서로 상응하는 부분들은 모든 도면에서 동일한 참조 부호로 제공된다.

도 1은 자기 공명 장치의 개략도를 도시한다.
도 2는 고주파 안테나 유닛 및 기울기 코일 유닛, 그리고 그들 사이에 놓인 고주파 차폐 유닛의 개략도를 도시한다.
도 3은 고주파 차폐 유닛의 제1 배열 변형예의 개략도를 도시한다.
도 4는 고주파 차폐 유닛의 제2 배열 변형예의 개략도를 도시한다.
도 5는 예시적인 분리 슬롯을 갖는 제1 전도 층의 개략도를 도시한다.
도 6은 고주파 전류 경로를 갖는 층 구조의 개략도를 도시한다.
도 7은 추가 절연 층 및 추가 전도 층을 갖는 고주파 차폐 유닛의 개략도를 도시한다.
도 8은 고주파 차폐 유닛의 제조 방법의 블록 선도를 도시한다.

도 1은 자기 공명 장치(10)를 개략적으로 도시한다. 자기 공명 장치(10)는 강한, 특히 시간적으로 일정한 주 자기장(B₀)을 생성하기 위한 주 자석(12)을 포함하는 자석 유닛(11)을 포함한다. 또한, 자기 공명 장치(10)는 환자(15)를 수용하기 위한 환자 수용 영역(14)을 포함한다. 환자(15)는 자기 공명 장치(10)의 환자 위치 설정 장치(16)에 의해 환자 수용 영역(14) 내로 밀릴 수 있다. 이를 위해, 환자 위치 설정 장치(16)는 환자 수용 영역(14) 내에서 이동 가능하게 구성된 환자 테이블(17)을 포함한다.

자석 유닛(11)은 영상화 중에 공간 코딩을 위해 사용되는 자기장 기울기를 생성하는 기울기 코일 유닛(18)을 더 포함한다. 기울기 코일 유닛(18)은 자기 공명 장치(10)의 기울기 제어 유닛(19)에 의해 제어된다. 또한, 자석 유닛(11)은 본 실시예에서 자기 공명 장치(10)에 견고하게 일체된 보디 코일로서 형성된 고주파 안테나 유닛(20)을 포함한다. 고주파 안테나 유닛(20)은 주 자석(12)에 의해 생성된 주 자기장(B₀)에 설정된 원자핵을 여기시키도록 구성된다. 고주파 안테나 유닛(20)은 자기 공명 장치(10)의 고주파 안테나 제어 유닛(21)에 의해 제어되고, 자기 공명 장치(10)의 환자 수용 영역(14)에 의해 실질적으로 형성된 검사 공간 내로 고주파 자기 공명 시퀀스를 방사한다. 또한, 고주파 안테나 유닛(20)은 자기 공명 신호를 수신하기 위해 구성된다.

자기 공명 장치(10)는 고주파 안테나 유닛(20)을 차폐하기 위한 고주파 차폐 유닛(100)을 더 포함한다. 고주파 차폐 유닛(100)은 기울기 코일 유닛(18)과 고주파 안테나 유닛(20) 사이에 배열된다. 또한, 도 2에 도시된 바와 같이, 본 실시예에서는 고주파 차폐 유닛(100), 기울기 코일 유닛(18) 및 고주파 안테나 유닛(20)이 원통형으로 형성된다. 이 경우, 고주파 차폐 유닛(100), 기울기 코일 유닛(18) 및 고주파 안테나 유닛(20)은 실린더 축으로서 z-축을 중심으로 연장된다. 그러나 기본적으로 그와는 다른 기하학적 구조도 고려될 수 있다.

자기 공명 장치(10)는, 주 자석(12), 기울기 제어 유닛(19)의 제어를 위해 그리고 고주파 안테나 제어 유닛(21)의 제어를 위해 시스템 제어 유닛(22)을 포함한다. 시스템 제어 유닛(22)은 예를 들어 사전 결정된 영상화 기울기 에코 시퀀스를 수행하는 것과 같이 자기 공명 장치(10)를 중앙 제어한다. 또한, 시스템 제어 유닛(22)은 자기 공명 검사 중에 검출된 의료 영상 데이터를 평가하기 위한 도시되지 않은 평가 유닛을 포함한다. 또한, 자기 공명 장치(10)는 시스템 제어 유닛(22)과 연결된 사용자 인터페이스(23)를 포함한다. 예를 들어 영상화 파라미터와 같은 제어 정보 및 재구성된 자기 공명 영상이 의료 조작자용 사용자 인터페이스(23)의 디스플레이 유닛(24), 예를 들어 하나 이상의 모니터 상에 디스플레이될 수 있다. 또한, 사용자 인터페이스(23)는 정보 및/또는 파라미터가 측정 과정 중에 의료 조작자에 의해 입력될 수 있는 입력 유닛(25)을 포함한다.

도 3 및 도 4는 각각 기울기 코일 유닛(18) 및 고주파 안테나 유닛(20)에 대한 상이한 배열 변형예에서 고주파 스크린 유닛(100)의 일 부분을 단면도로 도시한다. 단순화를 위해, 고주파 차폐 유닛(100)은 여기서는 z-축을 중심으로 원주를 따라 평면으로 전개된 것으로 도시된다. 기울기 코일 유닛(18)에 대면한 고주파 차폐 유닛(100)의 면 상에 캐리어 유닛(110)이 배열되는 도 3에 도시된 변형예는, 예를 들어 임의의 구성 부품들을 연결시키기 위해 내부에 놓인 제2 전도 층(140)에의 보다 쉬운 접근을 가능케 한다. 이에 반해, 기울기 코일 유닛(18)으로부터 먼 고주파 차폐 유닛(100)의 면 상에 캐리어 유닛(110)이 배열되는 도 4에 도시된 변형예에서, 손상에 대한 매우 양호한 기계적 보호가 제공된다.

도 3 및 도 4에서, 단순화를 위해, 평면의 층 구조가 도시되었지만, 물론 도 1 또는 도 2에서 예시적으로 도시된 바와 같이, 특히 만곡될 수도 있다. 두 경우에서, 고주파 차폐 유닛(100)은 캐리어 층(110), 제1 전도 층(120), 절연 층(130) 및 제2 전도 층(140)을 포함한다. 제1 전도 층(120)은 캐리어 층(110)과 절연 층(130) 사이에 배열되며, 절연 층(130)은 제1 전도 층(120)과 제2 전도 층(140) 사이에 배열된다.

캐리어 층(110) 및 제1 전도 층(120)은 예를 들어 종래의 인쇄 회로 기판의 일부일 수 있다. 인쇄 회로 기판은 예를 들어 복합 재료, 특히 캐리어 층(110)으로서 FR4와 같은 인쇄 회로 기판 캐리어 재료 및 제1 전도 층(110)으로서 금속 층, 특히 구리 층을 포함할 수 있다. 특히, 인쇄 회로 기판이 단지 한 면에만 코팅되는 것이 아니라, 양면에 금속, 특히 구리로 코팅되며(여기서는 도시되지 않음), 두 금속 층들 중 하나가 제1 전도 층(120)으로서 작용하는 것도 가능할 수 있다.

캐리어 층(d₁)의 두께는 바람직하게는 대체로 또는 심지어 오로지 기계적 관점에서 구성될 수 있는데, 즉, 종래의 RF-차폐에서와 같이 추가의 전기적 관점이 고려될 필요가 없다.

제1 전도 층(120) 및/또는 제2 전도 층(140)은 선택적으로 슬롯 구조를 포함할 수 있다. 이는 여기서 예시적으로, 제1 전도 층(120)의 중단을 나타내는 제1 전도 층(120)의 분리 슬롯(125)에 의해 도시된다. 도 5에는 분리 슬롯(125)을 갖는 제1 전도 층(120)의 평면도가 예시적으로 도시된다. 물론, 제1 전도 층(120) 및/또는 제2 전도 층(140)이 추가의 중단부를 포함할 수 있다. 하나 이상의 중단부는 제1 전도 층(120) 및/또는 제2 전도 층(140) 내에서 와전류의 최소화를 가능하게 한다.

전도 층(120, 140)의 두께(d₂ 및 d₄)는 바람직하게는 전도 층(120, 140)의 전기 시트 저항이 충분히 작도록 선택된다.

절연 층(130)은 예를 들어, 분무되고 그리고/또는 인쇄 방법, 특히 스크린 인쇄 방법으로 제1 전도 층(120) 상에 제공될 수 있다. 이 경우, 특히 절연 층(130)의 얇은 층 두께(d₃)가 달성될 수 있다. 바람직하게는, 층 두께(d₃)가 20㎛ 범위 내에 있기 때문에, 종래의 RF 차폐의 중간 층보다 명확히 더 얇다. 이에 의해, 일반적으로 100㎛ 미만의 층 두께를 허용하지 않는 종래의 제조 방법에 비해 5배 더 클 수 있는 정전 용량이 달성될 수 있다. 절연 층(130)용 재료로서, 예를 들어 폴리머가 사용될 수 있다. 바람직하게는 사이에 놓이는 절연 층(130)의 유전 상수는, 예를 들어, 나노 입자의 혼합을 통해 제어될 수 있다. 이로써, FR4 재료의 수열 내에 있는 약 0.02의 손실 계수(tanδ)가 달성될 수 있다. 더 얇은 층 두께(d₃)에 의해 손실이 전반적으로 덜 효력이 있는데, 그 이유는 옴 손실(omic loss) 기여도가 층 두께(d₃)에 따라 선형으로 감소하기 때문이다.

바람직하게는, 제2 전도 층(140)은 절연 층(130)의 경화 후에 제공된다. 이를 위해, 분무 코팅 방법 및/또는 인쇄 방법, 특히 스크린 인쇄 방법이 고려될 수 있다. 따라서, 특히 바람직하게는 이미 원하는 슬롯 구조가 생성될 수도 있다. 예를 들어, 구리 또는 알루미늄 함유 페이스트가 인쇄에 사용될 수 있다. 충분한 전기 전도도를 달성하기 위해, 특히 예를 들어 전기 도금(galvanizing)과 같은 특히 전기 화학적 방법을 통해 제2 전도 층을 더욱 두껍게 할 수 있다.

도 6을 참조하여, 정전 용량이 고주파 차폐 유닛(100)의 기능에 어떻게 기여하는지가 설명된다. 절연 층(130)에 의해 분리된 제1 전도 층(120) 및 제2 전도 층(140)이 도시된다. 이 예에서, 제1 전도 층(120)이 분리 슬롯(125) 형태의 중단부를 포함하지만, 유사하게 제2 전도 층(140)이 중단부를 포함하는 것도 가능하다.

제1 전도 층에서, 고주파 안테나 유닛(20)의 미러링된 전류는 통상 흐를 수 있지만, 여기서는 분리 슬롯(125)에 의해 흐름이 방해되는데, 즉, 이상적인 전류 경로(I_i)가 분리 슬롯(125)에 의해 중단된다. 그러나 이는 고주파 전류와 관련되기 때문에, 고주파 전류가 절연 층(130)의 정전 용량(C)을 통해 제2 전도 층(140) 상으로 또는 제2 전도 층(140)으로부터 다시 제1 전도 층(120)으로 결합할 수 있다. 이에 의해, 전류가 실제 전류 경로(I_t)를 통해 부분적으로 용량성으로 흐른다. 통상적으로 결합 효과가 좋을수록 정전 용량(C)이 커짐을 알 수 있다. 통상적으로, C~ε_r/d₃이므로, 절연 층(130)은 바람직하게는 높은 유전 상수(ε_r) 및/또는 얇은 층 두께(d₃)를 갖는다.

도 7은 추가 절연 층(150) 및 추가 전도 층(160)을 갖는 고주파 차폐 유닛(100)을 도시한다. 또한, 고주파 차폐 유닛(100)이 교호식으로 배열된 다른 절연 층 및 전도 층을 추가로 포함하는 것도 고려될 수 있다.

여기서, 추가 절연 층(150) 및 추가 전도 층(160)은 캐리어 층(110) 및 제1 전도 층(120), 그리고 절연 층(130) 및 제2 전도 층(140)과 다른, 즉, 더 작은 측면 연장부를 포함한다.

도 8에는 바람직하게는 고주파 차폐 유닛의 제조 시에 실행될 수 있는 다양한 방법 단계에 대한 개요가 도시된다.

단계(210)에서, 제1 전도 층(120)을 갖는 캐리어 층(110)에서 시작하여, 절연 층(130)이 분무 코팅 방법 및/또는 인쇄 방법에 의해 제1 전도 층(120) 상에 적어도 부분적으로 제공된다.

단계(220)에서, 제2 전도 층(140)이 분무 코팅 방법 및/또는 인쇄 방법에 의해 적어도 부분적으로 절연 층(130) 상에 제공된다. 인쇄 방법에 의해 특히, 구리 및/또는 알루미늄 및/또는 탄소 나노 튜브를 포함하는 페이스트가 제공될 수 있다.

단계(230)에서, 제2 전도 층(140)이 전기 화학적 방법에 의해 두꺼워진다.

요약하면, 제안된 고주파 차폐 유닛은 지금까지 2개의 전기 전도성, 가능하게는 슬롯형이기도한 층을 포함하는 것으로 언급될 수 있다. 그러나, 이전의 고주파 차폐 유닛과 비교하여, 특히, 확실히 더 얇은 중간 층이 2개의 전기 전도 층들 사이에서 생성될 수 있다는 장점이 형성된다. 그에 의해, 고주파 차폐 유닛의 특성은 특히 낮은 B₀-자기장 강도에서 크게 개선될 수 있다.

마지막으로, 이전에 상세히 기술된 방법, 그리고 설명된 검출 패턴 생성 유닛 및 자기 공명 장치는, 본 발명의 범위를 벗어나지 않으면서 다양한 방식으로 통상의 기술자에 의해 변형될 수 있는 단지 예시적인 실시예라는 것이 다시 한번 참조된다. 또한, 부정 관사 "a" 또는 "an"의 사용은 관련 특징이 여러 번 존재할 수도 있음을 배제하지 않는다. 마찬가지로, 용어 "유닛"은 관련 부품들이 상호 작용하는 복수의 서브 부품들로 구성되어 있음을 배제하지 않으며, 이들은 경우에 따라 공간적으로 분배될 수도 있다.

Claims

자기 공명 장치의 고주파 안테나 유닛을 차폐하기 위한 고주파 차폐 유닛이며,
상기 고주파 차폐 유닛은
- 캐리어 층,
- 제1 전도 층, 특히 구리 층,
- 절연 층 및
- 제2 전도 층을 포함하며,
제1 전도 층은 캐리어 층과 절연 층 사이에 배열되고,
절연 층은 제1 전도 층과 제2 전도 층 사이에 배열되는 고주파 차폐 유닛.
제1항에 있어서, 제1 전도 층 및/또는 제2 전도 층은 하나 이상의 중단부를 포함하는 고주파 차폐 유닛.
제1항 또는 제2항에 있어서, 절연 층은 50㎛ 이하의 층 두께를 갖는 것을 특징으로 하는 고주파 차폐 유닛.
제1항 내지 제3항 중 어느 한 항에 있어서, 절연 층은 적어도 2의 유전 상수를 갖는 것을 특징으로 하는 고주파 차폐 유닛.
제1항 내지 제4항 중 어느 한 항에 있어서, 절연 층은 폴리머 및/또는 나노 입자를 포함하는 고주파 차폐 유닛.
제1항 내지 제5항 중 어느 한 항에 있어서, 고주파 차폐 유닛은 하나 이상의 추가 절연 층 및 하나 이상의 추가 전도 층을 포함하는 고주파 차폐 유닛.
제6항에 있어서, 하나 이상의 추가 절연 층 및 하나 이상의 추가 전도 층은 캐리어 층 및/또는 제1 전도 층 및/또는 절연 층 및/또는 제2 전도 층과 다른 측면 연장부를 포함하는 고주파 차폐 유닛.
제1항 내지 제7항 중 어느 한 항에 따른 고주파 차폐 유닛의 제조 방법.
제8항에 있어서, 절연 층은 적어도 부분적으로 분무 코팅 방법에 의해 제1 전도 층 상에 제공되는, 고주파 차폐 유닛의 제조 방법.
제8항 또는 제9항에 있어서, 절연 층은 적어도 부분적으로 인쇄 방법에 의해 제1 전도 층 상에 제공되는, 고주파 차폐 유닛의 제조 방법.
제8항 내지 제10항 중 어느 한 항에 있어서, 제2 전도 층은 적어도 부분적으로 분무 코팅 방법에 의해 절연 층 상에 제공되는, 고주파 차폐 유닛의 제조 방법.
제8항 내지 제11항 중 어느 한 항에 있어서, 제2 전도 층은 적어도 부분적으로 인쇄 방법에 의해 절연 층 상에 제공되는, 고주파 차폐 유닛의 제조 방법.
제12항에 있어서, 인쇄 방법에 의해 구리 및/또는 알루미늄 및/또는 탄소 나노 튜브를 포함하는 페이스트가 제공되는, 고주파 차폐 유닛의 제조 방법.
제8항 내지 제13항 중 어느 한 항에 있어서, 제2 전도 층은 전기 화학적 방법에 의해 두꺼워지는, 고주파 차폐 유닛의 제조 방법.
고주파 안테나 유닛 및 기울기 코일 유닛을 갖는 자기 공명 장치이며,
고주파 안테나 유닛과 기울기 코일 유닛 사이에 배열되고 제1항 내지 제7항 중 어느 한 항에 따른 고주파 차폐 유닛을 포함하는 자기 공명 장치.