KR20220132029A

KR20220132029A - 단면 고속 mri 그라디언트 필드 코일들 및 이들의 적용들

Info

Publication number: KR20220132029A
Application number: KR1020227032040A
Authority: KR
Inventors: 알렉산다르 나세브; 풀키트 말리크
Original assignee: 프로맥소 인크.
Priority date: 2019-03-25
Filing date: 2020-03-25
Publication date: 2022-09-29
Also published as: AU2020247994A1; IL309007A; IL286288B1; KR102445425B1; MX2021011111A; KR20220005442A; AU2024202037A1; SG11202109927YA; US20220091207A1; CA3133316C; CA3133316A1; US11609291B2; US20230184856A1; WO2020198395A1; IL286288A; AU2022202081A1; JP2022163132A; CN113767296A; AU2020247994B2; CN113767296B

Abstract

단면 자기 공명 이미징 시스템을 위한 단면 그라디언트 코일 세트가 개시된다. 코일 세트는 코일 세트로부터 멀리 바깥쪽으로 자기장을 발생시키도록 구성된다. 코일 세트는 애퍼처에 대해 제1 포지션에 있는 하나 이상의 제1 나선형 코일 및 애퍼처에 대해 제2 포지션에 있는 하나 이상의 제2 나선형 코일을 포함한다. 코일 세트는 하나 이상의 제1 나선형 코일 및 하나 이상의 제2 나선형 코일을 통해 전류가 흐르도록 하여 코일 세트로부터 멀리 그리고 자기 이미징 시스템의 이미징 영역으로 투영되도록 구성되는 전자기장 그라디언트를 발생시키도록 구성된다.

Description

단면 고속 MRI 그라디언트 필드 코일들 및 이들의 적용들 {SINGLE-SIDED FAST MRI GRADIENT FIELD COILS AND APPLICATIONS THEREOF}

자기 공명 이미징(Magnetic resonance imaging)(MRI) 시스템들은 주로 밀폐형 폼 팩터를 활용하는 데 중점을 두었다. 이 폼 팩터는 이미징 영역을 전자기장 생성 재료들 및 이미징 시스템 컴포넌트들로 둘러싸는 것을 포함한다. 통상적인 MRI 시스템은 환자가 이미징을 위해 자석의 튜브 내에 배치되는 원통형 보어 자석(bore magnet)을 포함한다. 그런 다음, 라디오 주파수(radio frequency)(RF) 송신(transmission)(TX), RF 수신(reception)(RX) 코일들, 및 전자기 그라디언트 발생 코일들과 같은 컴포넌트들이 이미징을 수행하기 위해 환자를 효과적으로 둘러싸도록 환자의 여러 측면들 상에 배치된다.

통상적으로, 전자기 그라디언트 발생 코일들은 전체 시야에 걸쳐 선형 및 단조 자기장 그라디언트를 생성하기 위해 대형이고 시야(즉, 이미징 영역)를 완전히 둘러싸고 있다. 대부분의 현재 MRI 시스템들에서, 컴포넌트들의 배치는 환자를 가상으로 둘러싸고 있어 환자의 이동을 심각하게 제한하며, 이는 때때로 환자를 이미징 영역에 놓거나 이로부터 환자를 꺼내는 동안 추가 부담들을 유발한다. 따라서, 차세대 MRI 시스템들에서는 환자의 편안함 및 부담스러운 제한들과 관련하여 앞서 언급한 문제들을 추가로 완화하는 최신식 이미징 구성들을 제공할 필요가 존재한다.

본 개시내용의 적어도 일 양태는 자기 이미징 장치에 관한 것이다. 장치는 전류를 제공하기 위한 전원, 및 전원에 연결되는 단면 그라디언트 코일 세트(single-sided gradient coil set)를 포함한다. 다양한 실시예들에 따르면, 코일 세트는 애퍼처를 포함한다. 다양한 실시예들에 따르면, 코일 세트는 또한 애퍼처에 대해 제1 포지션에 있는 하나 이상의 제1 나선형 코일 및 애퍼처에 대해 제2 포지션에 있는 하나 이상의 제2 나선형 코일을 포함한다. 다양한 실시예들에 따르면, 제1 포지션은 애퍼처에 대해 제2 포지션 맞은편에 있다. 장치의 일부 구현들에서, 코일 세트는 하나 이상의 제1 나선형 코일 및 하나 이상의 제2 나선형 코일을 통해 전류를 수신하여, 코일 세트로부터 멀리 그리고 자기 이미징 장치의 이미징 영역으로 투영되도록 구성되는 전자기장 그라디언트를 발생시키도록 구성된다.

다양한 실시예들에 따르면, 코일 세트는 비-평면형(non-planar)이고 이미징 영역을 부분적으로 둘러싸도록 배향된다. 다양한 실시예들에 따르면, 하나 이상의 제1 나선형 코일 및 하나 이상의 제2 나선형 코일은 애퍼처에 대해 비-평면형이고 애퍼처에 대해 서로 미러링된다.

다양한 실시예들에 따르면, 전자기장 그라디언트는 이미징 영역에서 실질적으로 균일하다. 다양한 실시예들에 따르면, 전자기장 그라디언트는 약 5 mT보다 크다. 다양한 실시예들에 따르면, 전자기장 그라디언트는 약 10 ㎲ 미만의 상승 시간을 갖는다.

다양한 실시예들에 따르면, 하나 이상의 제1 나선형 코일은 적어도 2개의 상이한 직경을 갖는 적어도 2개의 제1 나선형 코일을 포함한다. 다양한 실시예들에 따르면, 하나 이상의 제2 나선형 코일은 적어도 2개의 상이한 직경을 갖는 적어도 2개의 제2 나선형 코일을 포함한다.

장치의 일부 구현들에서, 전류는 전자기장 그라디언트의 상승 시간을 최소화하기 위해 하나 이상의 제1 나선형 코일을 통해 교호 방향(alternating direction)들로 흐른다.

다양한 실시예들에 따르면, 전류는 전자기장 그라디언트의 상승 시간을 최소화하기 위해 하나 이상의 제2 나선형 코일을 통해 교호 방향들로 흐른다.

다양한 실시예들에 따르면, 하나 이상의 제1 나선형 코일의 1차 제1 나선형 코일은 제1 대형 1차 전자기장 그라디언트를 생성하도록 구성되고, 하나 이상의 제1 나선형 코일의 2차 제1 나선형 코일은 제1 대형 1차 전자기장 그라디언트에서 조정들을 제공하기 위해 제1 소형 2차 전자기장 그라디언트를 생성하도록 구성된다. 다양한 실시예들에 따르면, 하나 이상의 제2 나선형 코일의 1차 제2 나선형 코일은 제2 대형 1차 전자기장 그라디언트를 생성하고, 하나 이상의 제2 나선형 코일의 2차 제2 나선형 코일은 제2 대형 1차 전자기장 그라디언트에서 조정들을 제공하기 위해 제2 소형 2차 전자기장 그라디언트를 생성한다.

다양한 실시예들에 따르면, 하나 이상의 제1 나선형 코일의 1차 제1 나선형 코일 및 1차 제1 나선형 코일에 인접한 하나 이상의 제1 나선형 코일의 2차 제1 나선형 코일은 이들을 통해 반대 방향들로 흐르는 전류를 갖는다. 다양한 실시예들에 따르면, 하나 이상의 제2 나선형 코일의 1차 제2 나선형 코일 및 1차 제2 나선형 코일에 인접한 하나 이상의 제2 나선형 코일의 2차 제2 나선형 코일은 이들을 통해 반대 방향들로 흐르는 전류를 갖는다.

다양한 실시예들에 따르면, 하나 이상의 제1 나선형 코일의 1차 제1 나선형 코일 및 1차 제1 나선형 코일에 인접한 하나 이상의 제1 나선형 코일의 2차 제1 나선형 코일은 더 평행한 제1 전자기장 그라디언트를 발생시키기 위해 각각의 코일들의 50%까지 중첩된다. 다양한 실시예들에 따르면, 하나 이상의 제2 나선형 코일의 1차 제2 나선형 코일 및 1차 제2 나선형 코일에 인접한 하나 이상의 제2 나선형 코일의 2차 제2 나선형 코일은 더 평행한 제2 전자기장 그라디언트를 발생시키기 위해 각각의 코일들의 50%까지 중첩된다.

다양한 실시예들에 따르면, 하나 이상의 제1 나선형 코일과 하나 이상의 제2 나선형 코일은 단일 전류 루프를 형성하도록 연결된다. 다양한 실시예들에 따르면, 하나 이상의 제1 나선형 코일 및 하나 이상의 제2 나선형 코일은 상이한 재료들을 포함한다.

다양한 실시예들에 따르면, 하나 이상의 제1 나선형 코일 및 하나 이상의 제2 나선형 코일은 약 10 ㎛ 내지 약 10 m의 직경들을 갖는다.

다양한 실시예들에 따르면, 코일 세트는 전자기장 그라디언트를 조정하기 위한 하나 이상의 전자 컴포넌트를 추가로 포함한다. 다양한 실시예들에 따르면, 하나 이상의 전자 컴포넌트는 적어도 하나의 PIN 다이오드, 기계식 릴레이, 솔리드 스테이트 릴레이, 또는 MEMS 스위치를 포함한다. 다양한 실시예들에 따르면, 튜닝에 사용되는 하나 이상의 전자 컴포넌트는 전도성 금속들, 메타물질(metamaterial)들, 또는 자성 금속들 중 적어도 하나를 포함한다. 다양한 실시예들에 따르면, 전자기장 그라디언트를 튜닝하는 것은 전류를 변경하는 것 또는 하나 이상의 전자 컴포넌트의 물리적 위치들을 변경하는 것을 포함한다.

다양한 실시예들에 따르면, 코일 세트는 저항을 감소시키고 효율을 향상시키기 위해 극저온으로(cryogenically) 냉각된다.

다양한 실시예들에 따르면, 코일 세트는 애퍼처에 대향하여 개구를 추가로 포함하고, 애퍼처와 개구 사이의 영역은 코일 세트 영역을 정의하고, 이미징 영역은 코일 세트 영역 외부에 적어도 부분적으로 배치된다.

본 개시내용의 적어도 일 양태는 자기 이미징 장치를 사용하기 위한 방법에 관한 것이다. 방법은 전원을 제공하는 단계, 및 전원에 연결되는 단면 그라디언트 코일 세트를 제공하는 단계를 포함한다. 다양한 실시예들에 따르면, 코일 세트는 애퍼처를 포함한다. 다양한 실시예들에 따르면, 코일 세트는 애퍼처에 대해 제1 포지션에 있는 하나 이상의 제1 나선형 코일 및 애퍼처에 대해 제2 포지션에 있는 하나 이상의 제2 나선형 코일을 포함한다. 다양한 실시예들에 따르면, 제1 포지션은 애퍼처에 대해 제2 포지션 맞은편에 있다.

다양한 실시예들에 따르면, 방법은 하나 이상의 제1 나선형 코일 및 하나 이상의 제2 나선형 코일을 통해 전류가 흐르도록 전원을 턴온시켜, 코일 세트로부터 멀리 그리고 자기 이미징 장치의 이미징 영역으로 투영되는 전자기장 그라디언트를 발생시키는 단계를 포함한다.

다양한 실시예들에 따르면, 전자기장 그라디언트는 약 5 mT보다 크다. 다양한 실시예들에 따르면, 전자기장 그라디언트는 약 10 ㎲ 미만의 상승 시간을 갖는다.

다양한 실시예들에 따르면, 코일 세트는 PIN 다이오드, 기계식 릴레이, 솔리드 스테이트 릴레이, 또는 MEMS 스위치 중 하나로부터의 하나 이상의 전자 컴포넌트를 추가로 포함한다. 다양한 실시예들에 따르면, 방법은 전류를 변경하거나 또는 하나 이상의 전자 컴포넌트의 물리적 특성들 또는 위치들 중 하나를 변경함으로써 전자기장 그라디언트를 튜닝하는 단계를 추가로 포함한다.

본 개시내용의 적어도 일 양태는 자기 이미징 장치에 관한 것이다. 장치는 전류를 제공하기 위한 전원, 및 전원에 연결되는 단면 그라디언트 코일 세트 - 코일 세트는 약 10 ㎲ 미만의 상승 시간을 갖고 코일 세트로부터 멀리 그리고 자기 이미징 장치의 이미징 영역으로 투영되도록 구성되는 전자기장 그라디언트를 발생시키도록 구성됨 - 를 포함한다.

다양한 실시예들에 따르면, 코일 세트는 애퍼처, 및 애퍼처에 대해 제1 포지션에 있는 하나 이상의 제1 나선형 코일 및 애퍼처에 대해 제2 포지션에 있는 하나 이상의 제2 나선형 코일 - 제1 포지션은 애퍼처에 대해 제2 포지션 맞은편에 있음 - 을 추가로 포함한다.

다양한 실시예들에 따르면, 코일 세트는 비-평면형이고 이미징 영역을 부분적으로 둘러싸도록 배향된다. 다양한 실시예들에 따르면, 하나 이상의 제1 나선형 코일 및 하나 이상의 제2 나선형 코일은 애퍼처에 대해 비-평면형이고 애퍼처에 대해 서로 미러링된다.

다양한 실시예들에 따르면, 전자기장 그라디언트는 이미징 영역에서 실질적으로 균일하다. 다양한 실시예들에 따르면, 전자기장 그라디언트는 약 5 mT보다 크다.

장치의 일부 구현들에서, 전류는 전자기장 그라디언트의 상승 시간을 최소화하기 위해 하나 이상의 제1 나선형 코일을 통해 교호 방향들로 흐른다.

다양한 실시예들에 따르면, 하나 이상의 제1 나선형 코일의 1차 제1 나선형 코일 및 1차 제1 나선형 코일에 인접한 하나 이상의 제1 나선형 코일의 2차 제1 나선형 코일은 더 평행한 제1 전자기장 그라디언트를 발생시키기 위해 각각의 코일들의 50 %까지 중첩된다. 다양한 실시예들에 따르면, 하나 이상의 제2 나선형 코일의 1차 제2 나선형 코일 및 1차 제2 나선형 코일에 인접한 하나 이상의 제2 나선형 코일의 2차 제2 나선형 코일은 더 평행한 제2 전자기장 그라디언트를 발생시키기 위해 각각의 코일들의 50 %까지 중첩된다.

다양한 실시예들에 따르면, 코일 세트는 전자기장 그라디언트를 조정하기 위한 하나 이상의 전자 컴포넌트를 추가로 포함한다. 다양한 실시예들에 따르면, 하나 이상의 전자 컴포넌트는 적어도 하나의 PIN 다이오드, 기계식 릴레이, 솔리드 스테이트 릴레이, 또는 MEMS 스위치를 포함한다. 다양한 실시예들에 따르면, 튜닝에 사용되는 하나 이상의 전자 컴포넌트는 전도성 금속들, 메타물질들, 또는 자성 금속들 중 적어도 하나를 포함한다. 다양한 실시예들에 따르면, 전자기장 그라디언트를 튜닝하는 것은 전류를 변경하는 것 또는 하나 이상의 전자 컴포넌트의 물리적 위치들을 변경하는 것을 포함한다.

다양한 실시예들에 따르면, 코일 세트는 저항을 감소시키고 효율을 향상시키기 위해 극저온으로 냉각된다.

본 개시내용의 적어도 일 양태는 자기 이미징 장치를 사용하기 위한 방법에 관한 것이다. 방법은 전원을 제공하는 단계, 및 전원에 연결되는 단면 그라디언트 코일 세트를 제공하는 단계를 포함한다. 방법은 코일 세트를 통해 전류가 흐르도록 전원을 턴온시키는 단계를 포함한다. 방법은 약 10 ㎲ 미만의 상승 시간을 갖는 전자기장 그라디언트를 발생시키는 단계를 포함한다. 방법은 전자기장 그라디언트를 코일 세트로부터 멀리 그리고 자기 이미징 장치의 이미징 영역으로 투영하는 단계를 포함한다.

다양한 실시예들에 따르면, 전자기장 그라디언트는 약 5 mT보다 크다.

이들 및 다른 양태들 및 구현들이 본 명세서에서 상세하게 논의된다. 전술한 정보 및 다음의 상세한 설명은 다양한 양태들 및 구현들의 예시적인 예들을 포함하고, 청구되는 양태들 및 구현들의 속성 및 특징을 이해하기 위한 개요 또는 프레임워크를 제공한다. 도면들은 다양한 양태들 및 구현들에 대한 예시 및 추가 이해를 제공하고, 본 명세서에 통합되고 본 명세서의 일부를 구성한다.

첨부 도면들은 축척에 맞게 그려지도록 의도된 것이 아니다. 다양한 도면들에서 유사한 참조 번호들 및 명칭들은 유사한 요소들을 나타낸다. 명확성을 위해, 모든 도면에서 모든 컴포넌트에 라벨링이 되지는 않을 수도 있다.
도 1은 다양한 실시예들에 따른 자기 이미징 장치의 구현의 개략도이다.
도 2는 다양한 실시예들에 따른 단면 그라디언트 코일 세트의 구현의 개략도이다.
도 3은 다양한 실시예들에 따른 단면 그라디언트 코일 세트의 구현의 개략도이다.
도 4는 다양한 실시예들에 따른 단면 그라디언트 코일 세트의 구현의 개략도이다.
도 5는 다양한 실시예들에 따른 자기 이미징 장치를 사용하기 위한 방법에 대한 흐름도이다.
도 6은 다양한 실시예들에 따른 자기 이미징 장치를 사용하기 위한 다른 방법에 대한 흐름도이다.

MRI 시스템들을 위한 통상적인 전자기 그라디언트 코일 구성들은 대형이고, 대개 시야, 즉, 이미징 영역을 둘러싸고 있다. 특히, 자기 이미징 동안 공간 인코딩을 위해 그라디언트 자기장을 발생시키는 데 사용되는 코일들은 통상적으로 대형이고, 대개 환자의 여러 측면들 상에 배치된다. 그라디언트 자기장 코일들은 통상적으로 원통형 폼 팩터로 성형되는 곡선형 핑거프린트 구성으로 구성된다. 그라디언트 자기장 코일들은 발생된 자기장이 MRI 이미지들의 간단한 수학적 재구성들을 생성하기 위해 관심 영역, 즉, 이미징 영역에 대해 선형이도록 설계된다. 통상적인 MRI 시스템의 경우, 그라디언트 자기장은 코일들이 환자를 더 많이 둘러쌀수록 이미징 영역에서 더 선형이 될 것이다. 따라서, 그라디언트 자기장 코일들은 환자를 포함하도록 구체적으로 설계된다. 그러나, 폼 팩터가 환자를 둘러싸는 것이 더 이상 옵션이 아닌 단면 MRI 시스템으로 최신화될 때, 이러한 구성의 그라디언트 자기장 코일들은 실패한다.

환자의 편안함을 추가로 향상시키고 현재 MRI 시스템들의 부담스러운 이동 제한들을 감소시키기 위해, 단면 MRI 시스템들이 개발되었다. 본 명세서에 설명된 바와 같은 개시내용은 일반적으로 단면 MRI 시스템의 자기 이미징 장치 및 그 애플리케이션들에 관한 것이다. 특히, 설명된 기술은 단면 MRI 시스템에서 작동하도록 구성되는 여러 그라디언트 자기장 나선형 코일들을 포함하는 단면 그라디언트 코일 세트를 갖는 자기 이미징 장치에 관한 것이다. 본 명세서에 설명된 바와 같이, 개시된 단면 MRI 시스템은 환자가 전자기장 생성 재료들 및 이미징 시스템 컴포넌트들에 의해 한쪽으로는 덮이지만 완전히 둘러싸이지는 않도록 구성될 수 있다. 본 명세서에 설명된 바와 같은 구성들은 MRI 시스템에 환자를 놓고/놓거나 이로부터 환자를 꺼내는 동안 불필요한 부담을 감소시키면서 환자 이동 시에 더 적은 제약을 제공한다. 즉, 환자는 환자의 일 측면에만 단면 그라디언트 코일 세트를 배치하여 MRI 시스템에 갇힌 느낌을 받지 않을 것이다.

본 명세서에 개시된 기술은 단면 그라디언트 코일 세트의 신규한 구성들뿐만 아니라, 단면 그라디언트 코일 세트로부터 멀리 바깥쪽으로 멀어지는 거리에서 이미징 영역(즉, 관심 영역) 내에서 공간적으로 변화하는 그라디언트 자기장들을 발생시키는 방법들을 포함한다. 본 명세서에 설명된 바와 같은 단면 그라디언트 코일 세트는 코일 세트 자체로부터 멀리 선형에 가까운 필드(near-linear field)를 발생시키는 하나 이상의 코일 구성을 포함한다. 단면 MRI 시스템에서는 코일이 이미징을 위해 더 이상 환자를 둘러싸지 못할 수 있기 때문에, 개시된 구성들은 코일 세트 사이에서 바깥쪽으로 투영되는 선형에 가까운 그라디언트 필드를 발생시키도록 의도된다. 즉, 단면 MRI 시스템에서 그라디언트 코일 세트가 작동하려면, 코일 세트 자체로부터 멀리 이미징을 위한 그라디언트 자기장이 발생되어야 한다. 단면 그라디언트 코일 세트로부터 멀리 필드를 투영하기 위해, 개시된 코일 구성들은 세트들로 또는 상이한 배열들로 배열되는 상이한 사이즈의 코일들을 포함한다.

본 명세서에 설명된 바와 같은 다양한 구현들에서, 단면 그라디언트 코일 세트는 그라디언트 자기장의 상승 시간을 최소화하고 소정 거리에서 투영되는 관심 영역 내에서 공간적으로 변화하는 자기장을 발생시키기 위해 이종 나선형 코일들 또는 이종 나선형 코일 세트들에서 교호 방향들로 흐르는 전류를 갖도록 구성될 수 있다. 본 명세서에 개시된 바와 같은 다양한 구현들에서, 자기 그라디언트 필드의 선형성은 그라디언트 자기장 시스템의 단면 특성에 대해 충분하다. 더욱이, 본 명세서에 개시된 바와 같은 코일 세트 구성들은 스캔 시간, 공간 해상도를 향상시키고 결과 이미지들에서 바이오이펙트(bioeffect)들을 감소시키기 위해 빠르게 상승할 수 있는 그라디언트 자기장을 발생시키도록 의도된다. 가능한 바이오이펙트들은 빠르게 변화하는 전자기장들로부터의 말초 신경 자극 또는 동작 동안 증가된 코일 온도로 인한 가열을 포함한다.

도 1은 다양한 실시예들에 따른 자기 이미징 장치(100)의 예시적인 구현의 개략도이다. 도 1에 도시된 바와 같이, 장치(100)는 그라디언트 자기장을 시야(130) 내에서 코일 세트(120)로부터 멀리 바깥쪽으로 투영하도록 구성되는 단면 그라디언트 코일 세트(120)를 포함한다. 다양한 구현들에서, 시야(130)는 환자가 존재하는 자기 공명 이미징을 위한 관심 영역(즉, 이미징 영역)이다. 환자가 코일 세트(120)로부터 떨어진 시야(130)에 존재하기 때문에, 장치(100)는 단면 MRI 시스템에서 사용하기에 적절하다.

도면에 도시된 바와 같이, 코일 세트(120)는 나선형 코일들(140a, 140b, 140c 및 140d)의 다양한 세트들(집합적으로, "나선형 코일들(140)"로 지칭됨)에 다양한 사이즈의 나선형 코일들을 포함한다. 나선형 코일들(140)의 각각의 세트는 적어도 하나의 나선형 코일을 포함하고, 도 1은 3개의 나선형 코일을 포함하는 것으로 도시되어 있다. 다양한 실시예들에 따르면, 나선형 코일들(140)의 각각의 나선형 코일은 그 중심에 전기 접점을 갖고 나선형 코일의 바깥쪽 가장자리 상에 전기 접점 출력을 가져, 중심으로부터 바깥쪽 가장자리로 나선형으로 뻗어나오는 전기 전도성 재료의 단일 주행 루프를 형성하며, 그 반대도 가능하다. 다양한 실시예들에 따르면, 나선형 코일들(140)의 각각의 나선형 코일은 나선형 코일의 제1 포지션에 있는 제1 전기 접점 및 나선형 코일의 제2 포지션에 있는 제2 전기 접점을 가져, 제1 포지션으로부터 제2 포지션으로 전기 전도성 재료의 단일 주행 루프를 형성하며, 그 반대도 가능하다.

다양한 실시예들에 따르면, 코일 세트(120)는 약 0.001 mm 내지 약 15 m의 횡방향 치수(lateral dimension)를 갖는다. 다양한 구현들에서, 코일 세트(120)는 약 0.001 m 내지 약 10 m, 약 0.01 m 내지 약 8 m, 약 0.03 m 내지 약 6 m, 약 0.05 m 내지 약 5 m, 약 0.1 m 내지 약 3 m, 약 0.2 m 내지 약 2 m, 약 0.3 m 내지 약 1.5 m, 약 0.5 m 내지 약 1 m, 또는 약 0.01 m 내지 약 3 m의 횡방향 치수를 갖는다(이들 사이의 임의의 횡방향 치수 포함).

도 1에 도시된 바와 같이, 코일 세트(120)는 또한 그것의 중심에 애퍼처(125)를 포함하며, 여기서 나선형 코일들(140)은 애퍼처(125) 주위에 배치된다. 애퍼처(125) 자체는 자성 재료(magnetic material)를 발생시키기 위해 그 내부에 어떠한 코일 재료도 포함하지 않는다. 코일 세트(120)는 또한 나선형 코일들(140)이 배치될 수 있는 코일 세트(120)의 바깥쪽 가장자리 상에 개구(127)를 포함한다. 달리 말하면, 애퍼처(125) 및 개구(127)는 나선형 코일들(140)이 배치될 수 있는 코일 세트(120)의 경계들을 정의한다. 다양한 실시예들에 따르면, 코일 세트(120)는 중심에 홀이 있는 보울 형상(bowl shape)을 형성한다.

다양한 실시예들에 따르면, 나선형 코일들(140)은 애퍼처(125)를 가로질러 형성된다. 예를 들어, 나선형 코일들(140a)은 애퍼처(125)에 대해 나선형 코일들(140c)의 맞은 편에 배치된다. 유사하게, 나선형 코일들(140b)은 애퍼처(125)에 대해 나선형 코일들(140d)의 맞은 편에 배치된다. 다양한 실시예들에 따르면, 나선형 코일들(140a 및 140c)은 서로의 맞은편에 형성된다. 다양한 실시예들에 따르면, 나선형 코일들(140b 및 140d)은 서로의 맞은편에 형성된다. 다양한 실시예들에 따르면, 도 1에 도시된 코일 세트(120)의 나선형 코일들(140)은 시야(130) 내의 자기 그라디언트 필드에서 공간 인코딩을 생성하도록 구성된다.

도 1에 도시된 바와 같이, 코일 세트(120)는 또한 나선형 코일들(140) 중 하나 이상에 전기 접점들(152 및 154)을 부착함으로써 전기 접점들(152 및 154)을 통해 전원(150)에 연결된다. 다양한 구현들에서, 전기 접점(152)은 나선형 코일들(140) 중 하나에 연결되고, 이는 이어서 다른 나선형 코일들(140)에 직렬 및/또는 병렬로 연결되고, 하나의 다른 나선형 코일(140)이 전기 접점(154)에 연결되어, 전류 루프를 형성한다. 다양한 구현들에서, 나선형 코일들(140)은 모두 전기적으로 직렬로 연결된다. 다양한 구현들에서, 나선형 코일들(140)은 모두 전기적으로 병렬로 연결된다. 다양한 구현들에서, 나선형 코일들(140) 중 일부는 전기적으로 직렬로 연결되고, 다른 나선형 코일들(140)은 전기적으로 병렬로 연결된다. 다양한 구현들에서, 나선형 코일들(140a)은 전기적으로 직렬로 연결되고, 나선형 코일들(140b)은 전기적으로 병렬로 연결된다. 다양한 구현들에서, 나선형 코일들(140c)은 전기적으로 직렬로 연결되고, 나선형 코일들(140d)은 전기적으로 병렬로 연결된다. 나선형 코일들(140)의 각각의 나선형 코일 또는 나선형 코일들(140)의 각각의 세트 사이의 전기적 연결들은 시야(130)에 자기장을 발생시키기 위해 필요에 따라 구성될 수 있다.

다양한 구현들에서, 코일 세트(120)는 도 1에 도시된 바와 같이 펼쳐진 나선형 코일들(140)을 포함한다. 다양한 실시예들에 따르면, 나선형 코일들(140a, 140b, 140c 및 140d)의 세트들 각각은 각각의 나선형 코일들의 세트가 90°의 각도만큼 다른 세트와 이격되어 설정되도록 애퍼처(125)로부터 개구(127)까지 일렬로 구성된다. 다양한 실시예들에 따르면, 140a와 140b는 서로 45°로 설정되고, 140c와 140d는 서로 45°로 설정되는 반면, 140c는 다른 측면의 140b에 대해 135°로 설정되고, 140d는 다른 측면의 140a에 대해 135°로 설정된다. 본질적으로, 나선형 코일들(140)의 세트들 중 임의의 것은 임의의 "n"개의 나선형 코일들(140)의 세트들에 대해 임의의 배열로 구성될 수 있다.

다양한 구현들에서, 나선형 코일들(140)은 동일한 직경을 갖는다. 다양한 실시예들에 따르면, 나선형 코일들(140a, 140b, 140c 및 140d)의 세트들 각각은 동일한 직경을 갖는다. 다양한 실시예들에 따르면, 나선형 코일들(140)은 상이한 직경들을 갖는다. 다양한 실시예들에 따르면, 나선형 코일들(140a, 140b, 140c 및 140d)의 세트들 각각은 상이한 직경들을 갖는다. 다양한 실시예들에 따르면, 나선형 코일들(140a, 140b, 140c 및 140d)의 세트들 각각의 나선형 코일들은 상이한 직경들을 갖는다. 다양한 실시예들에 따르면, 140a와 140b는 동일한 제1 직경을 갖고, 140c와 140d는 동일한 제2 직경을 갖지만, 제1 직경과 제2 직경은 동일하지 않다.

다양한 실시예들에 따르면, 나선형 코일들(140)의 각각의 나선형 코일은 약 10 ㎛ 내지 약 10 m의 직경을 갖는다. 다양한 실시예들에 따르면, 나선형 코일들(140)의 각각의 나선형 코일은 약 0.001 m 내지 약 9 m, 약 0.005 m 내지 약 8 m, 약 0.01 m 내지 약 6 m, 약 0.05 m 내지 약 5 m, 약 0.1 m 내지 약 3 m, 약 0.2 m 내지 약 2 m, 약 0.3 m 내지 약 1.5 m, 약 0.5 m 내지 약 1 m, 또는 약 0.01 m 내지 약 3 m의 직경을 갖는다(이들 사이의 임의의 직경 포함).

다양한 실시예들에 따르면, 나선형 코일들(140)은 단일 전기 회로 루프(또는 단일 전류 루프)를 형성하도록 연결된다. 도 1에 도시된 바와 같이, 예를 들어, 나선형 코일들(140)의 하나의 나선형 코일은 전원(150)의 전기 접점(152)에 연결되고, 다른 나선형 코일은 전기 접점(154)에 연결되어, 나선형 코일들(140)이 전기 회로를 완성한다.

다양한 실시예들에 따르면, 코일 세트(120)는 약 1 μT 내지 약 10 T의 전자기장 강도(본 명세서에서, "전자기장 그라디언트" 또는 "그라디언트 자기장"으로도 지칭됨)를 발생시킨다. 다양한 실시예들에 따르면, 코일 세트(120)는 약 100 μT 내지 약 1 T, 약 1 mT 내지 약 500 mT, 또는 약 10 mT 내지 약 100 mT의 전자기장 강도를 발생시킬 수 있다(이들 사이의 임의의 자기장 강도 포함). 다양한 실시예들에 따르면, 코일 세트(120)는 약 1 μT, 약 10 μT, 약 100 μT, 약 1 mT, 약 5 mT, 약 10 mT, 약 20 mT, 약 50 mT, 약 100 mT, 또는 약 500 mT보다 큰 전자기장 강도를 발생시킬 수 있다.

다양한 실시예들에 따르면, 코일 세트(120)는 약 100 ㎲ 미만의 상승-시간을 갖는 레이트로 펄스화되는 전자기장을 발생시킨다. 다양한 실시예들에 따르면, 코일 세트(120)는 약 1 ㎲, 약 5 ㎲, 약 10 ㎲, 약 20 ㎲, 약 30 ㎲, 약 40 ㎲, 약 50 ㎲, 약 100 ㎲, 약 200 ㎲, 약 500 ㎲, 약 1 ms, 약 2 ms, 약 5 ms, 또는 약 10 ms 미만의 상승-시간을 갖는 레이트로 펄스화되는 전자기장을 발생시킨다.

다양한 실시예들에 따르면, 코일 세트(120)는 시야(130)에서 관심 영역을 부분적으로 둘러싸도록 배향된다. 다양한 실시예들에 따르면, 나선형 코일들(140)은 서로에 대해 비-평면형이다. 다양한 실시예들에 따르면, 나선형 코일들(140a, 140b, 140c 및 140d)의 세트들은 서로에 대해 비-평면형이다. 달리 말하면, 나선형 코일들(140) 및 나선형 코일들(140a, 140b, 140c 및 140d)의 세트들 각각은 환자가 존재하는 시야(130)에서 관심 영역을 둘러싸는 3차원 구조체를 형성한다.

다양한 실시예들에 따르면, 나선형 코일들(140)은 동일한 재료를 포함한다. 다양한 실시예들에 따르면, 나선형 코일들(140)은 상이한 재료들을 포함한다. 다양한 실시예들에 따르면, 세트(140a)의 나선형 코일들은 동일한 제1 재료를 포함하고, 세트(140b)의 나선형 코일들은 동일한 제2 재료를 포함하고, 세트(140c)의 나선형 코일들은 동일한 제3 재료를 포함하고, 세트(140d)의 나선형 코일들은 동일한 제4 재료를 포함하지만, 제1, 제2, 제3 및 제4 재료들은 상이한 재료들이다. 다양한 실시예들에 따르면, 제1 및 제2 재료들은 동일한 재료이지만, 해당 동일한 재료는 제3 및 제4 재료들과 상이하며, 제3 및 제4 재료들은 동일하다. 본질적으로, 나선형 코일들(140) 중 임의의 것은 코일 세트(120)의 구성에 따라 동일한 재료 또는 상이한 재료들일 수 있다.

다양한 실시예들에 따르면, 나선형 코일들(140)은 중공 튜브들 또는 솔리드 튜브들을 포함한다. 다양한 실시예들에 따르면, 나선형 코일들(140)은 하나 이상의 권선을 포함한다. 다양한 실시예들에 따르면, 권선들은 리츠 와이어(litz wire)들 또는 임의의 전기 전도성 와이어들을 포함한다. 다양한 실시예들에 따르면, 나선형 코일들(140)은 구리, 알루미늄, 은, 은 페이스트, 또는 금속, 합금들 또는 초전도 금속, 합금들 또는 비-금속을 포함한 임의의 고전력 전도성 재료를 포함한다. 다양한 실시예들에 따르면, 나선형 코일들(140)은 메타물질들을 포함한다.

다양한 실시예들에 따르면, 코일 세트(120)는 자기장을 튜닝하기 위한 하나 이상의 전자 컴포넌트를 포함한다. 하나 이상의 전자 컴포넌트는 마이크로-전자-기계 시스템(micro-electro-mechanical system)(MEMS) 스위치를 포함하여 PIN 다이오드, 기계식 릴레이, 솔리드 스테이트 릴레이 또는 스위치를 포함할 수 있다. 다양한 실시예들에 따르면, 코일은 전기 회로를 따라 하나 이상의 전자 컴포넌트 중 임의의 것을 포함하도록 구성될 수 있다. 다양한 실시예들에 따르면, 하나 이상의 컴포넌트는 전기를 능동적으로 전도하지 않는 뮤 금속(mu metal)들, 유전체들, 자기 또는 금속 컴포넌트들을 포함할 수 있으며, 코일을 튜닝할 수 있다. 다양한 실시예들에 따르면, 튜닝에 사용되는 하나 이상의 전자 컴포넌트는 전도성 금속들, 메타물질들 또는 자성 금속들 중 적어도 하나를 포함한다. 다양한 실시예들에 따르면, 전자기장을 튜닝하는 것은 전류를 변경하는 것 또는 하나 이상의 전자 컴포넌트의 물리적 위치들을 변경함으로써 변경하는 것을 포함한다. 다양한 실시예들에 따르면, 코일은 저항을 감소시키고 효율을 향상시키기 위해 극저온으로 냉각된다.

도 2는 단면 그라디언트 코일 세트(200)의 구현의 개략도이다. 도면에 도시된 바와 같이, 코일 세트(200)는 이격 거리를 두고 서로 횡방향으로 인접하게 배열된 나선형 코일들(240a, 240b 및 240c)을 포함한다. 코일 세트(200)의 나선형 코일들의 일반적인 개념을 전달하기 위한 예시의 목적으로 3개의 나선형 코일만이 도 2에 도시되어 있지만, 예시는 본 명세서에 설명된 바와 같은 기술에 제한되지 않아야 한다. 도 2에 도시된 바와 같이 방향들(250a, 250b 및 250c)로 전류를 제공하기 위해 각각의 나선형 코일들(240a, 240b 및 240c)에 전류 소스(도시 생략)가 연결된다. 나선형 코일들(240a, 240b 및 240c)을 통해 흐르는 전류 방향들(250a, 250b 및 250c)은 각각의 자기장들(260a, 260b 및 260c)을 발생시킨다. 예시된 바와 같이, 각각의 나선형 코일들(240a, 240b 및 240c)에 의해 발생되는 자기장들(260a, 260b 및 260c) 각각에 대한 방향, 크기, 균일성 등은 원하는 전체 전자기장 또는 그라디언트 필드 프로파일을 획득하도록 구체적으로 구성될 수 있다.

도 2에 도시된 구성은, 예를 들어, 중간 나선형 코일(240b)이 2개의 다른 나선형 코일(240a 및 240c)의 반대 방향들로 전류를 흐르게 함으로써 자기장 고조파(magnetic field harmonics)의 효과들을 감소시키는 데 사용될 수 있다. 다양한 실시예들에 따르면, 나선형 코일(240b)은 자기장의 대부분을 발생시키도록 구성될 수 있는 반면, 나선형 코일들(240a 및 240c)은 나선형 코일(240b)에 의해 발생된 자기장의 고조파 및 비-선형성을 보정하도록 구성될 수 있다. 본질적으로, MRI 이미징을 돕기 위해 원하는 전자기장 또는 필드 그라디언트를 성형 및 형성하도록 본 명세서에 설명된 기술을 사용하여 임의의 가능한 구성이 구현될 수 있다.

다양한 실시예들에 따르면, 나선형 코일들(240a, 240b 및 240c)의 반대 전류 방향들은 전자기 그라디언트 코일 전류 상승 시간을 감소시키는 것을 도울 수 있다. 다양한 실시예들에 따르면, 전자기장 그라디언트는 약 1 ㎲, 약 5 ㎲, 약 10 ㎲, 약 20 ㎲, 약 30 ㎲, 약 40 ㎲, 약 50 ㎲, 약 100 ㎲, 약 200 ㎲, 약 500 ㎲, 약 1 ms, 약 2 ms, 약 5 ms, 또는 약 10 ms 미만의 상승 시간을 갖는다.

다양한 실시예들에 따르면, 반대 전류 방향들은 나선형 코일들(240a, 240b 및 240c) 사이의 결합 인덕턴스(coupling inductance)를 낮추는 것을 돕는다. 다양한 실시예들에 따르면, 나선형 코일들(240a, 240b 및 240c) 사이의 결합 인덕턴스는 약 1 % 내지 약 80 %, 약 5 % 내지 약 60 %, 약 10 % 내지 약 40 %, 약 15 % 내지 약 30 %, 또는 약 1 % 내지 약 10 %만큼 감소된다(이들 사이의 임의의 범위들 포함).

도 3은 단면 그라디언트 코일 세트(300)의 구현의 개략도이다. 도면에 도시된 바와 같이, 코일 세트(300)는 나선형 코일들이 접하도록 서로 횡방향으로 인접하게 배열된 나선형 코일들(340a, 340b 및 340c)을 포함한다. 도 3에 도시된 바와 같이 방향들(350a, 350b 및 350c)로 전류를 제공하기 위해 각각의 나선형 코일들(340a, 340b 및 340c)에 전류 소스(도시 생략)가 연결된다. 나선형 코일들(340a, 340b 및 340c)을 통해 흐르는 전류 방향들(350a, 350b 및 350c)은 각각의 자기장들(360a, 360b 및 360c)을 발생시킨다. 도 2의 코일 세트(200)와 유사하게, 각각의 나선형 코일들(340a, 340b 및 340c)에 의해 발생되는 자기장들(360a, 360b 및 360c) 각각에 대한 크기, 균일성 등은 원하는 전체 전자기장 또는 그라디언트 필드 프로파일을 획득하도록 구체적으로 구성될 수 있다.

도 3에 도시된 구성은 또한 도 2와 관련하여 논의된 바와 같이 자기장 고조파의 효과들을 감소시키기 위해 사용될 수 있다. 다양한 실시예들에 따르면, 나선형 코일들(340a, 340b 및 340c)의 반대 전류 방향들은 전자기 그라디언트 코일 전류 상승 시간을 감소시키는 것을 도울 수 있다. 나선형 코일들(340a, 340b 및 340c)은 나선형 코일들(240a, 240b 및 240c)과 비교하여 서로 더 가까우므로, 그라디언트 코일 전류 상승 시간을 감소시킴에 있어서 감쇄 효과들이 더 강화된다. 다양한 실시예들에 따르면, 나선형 코일들(340a, 340b 및 340c)에 의해 발생되는 전자기장 그라디언트는 약 0.1 ㎲, 약 0.5 ㎲, 약 1 ㎲, 약 5 ㎲, 약 10 ㎲, 약 20 ㎲, 약 30 ㎲, 약 40 ㎲, 약 50 ㎲, 약 100 ㎲, 약 200 ㎲, 약 500 ㎲, 약 1 ms, 약 2 ms, 약 5 ms, 또는 약 10 ms 미만의 상승 시간을 갖는다.

다양한 실시예들에 따르면, 반대 전류 방향들은 나선형 코일들(340a, 340b 및 340c) 사이의 결합 인덕턴스를 낮추는 것을 돕는다. 본질적으로, 더 가까운 나선형 코일들의 반대 전류 방향들은 나선형 코일들(240a, 240b 및 240c)과 비교하여 나선형 코일들(340a, 340b 및 340c) 사이의 결합 인덕턴스를 추가로 낮추는 것을 도울 수 있다. 다양한 실시예들에 따르면, 나선형 코일들(340a, 340b 및 340c) 사이의 결합 인덕턴스는 약 1 % 내지 약 90 %, 약 5 % 내지 약 60 %, 약 10 % 내지 약 40 %, 약 15 % 내지 약 30 %, 또는 약 1 % 내지 약 10 %만큼 낮아진다(이들 사이의 임의의 범위들 포함).

도 4는 단면 그라디언트 코일 세트(400)의 구현의 개략도이다. 도면에 도시된 바와 같이, 코일 세트(400)는 서로 중첩되는 나선형 코일들(440a, 440b 및 440c)을 포함한다. 도 4에 도시된 바와 같이 동일한 방향들(450a, 450b 및 450c)로 전류를 제공하기 위해 각각의 나선형 코일들(440a, 440b 및 440c)에 전류 소스(도시 생략)가 연결된다. 나선형 코일들(440a, 440b 및 440c)을 통해 흐르는 동일한 전류 방향들(450a, 450b 및 450c)은 동일한 방향의 자기장들(460a, 460b 및 460c)을 발생시킨다. 도 2의 코일 세트(200) 및 도 3의 코일 세트(300)와 유사하게, 각각의 나선형 코일들(440a, 440b 및 440c)에 의해 발생되는 자기장들(460a, 460b 및 460c) 각각에 대한 크기, 균일성 등은 원하는 전체 전자기장 또는 그라디언트 필드 프로파일을 획득하도록 구체적으로 구성될 수 있다. 그러나, 동일한 방향의 중첩되는 나선형 코일들(440a, 440b 및 440c)은 나선형 코일들(440a, 440b 및 440c)을 자기적으로 디커플링시킨다. 나선형 코일들(440a, 440b 및 44)의 중첩은 하나의 코일(예를 들어, 나선형 코일(440b)) 내의 자기장이 중첩되는 코일들(예를 들어, 나선형 코일(440a 및 440c)) 내의 자기장을 증가시키도록 할 수 있으며, 그 반대의 경우도 마찬가지이다.

도 5는 다양한 실시예들에 따른 자기 이미징 장치를 사용하기 위한 방법(S100)에 대한 흐름도이다. 다양한 실시예들에 따르면, 방법(S100)은, 단계(S110)에서, 전원을 제공하는 단계를 포함한다.

다양한 실시예들에 따르면, 방법(S100)은, 단계(S120)에서, 전원에 연결되는 단면 그라디언트 코일 세트를 제공하는 단계를 포함한다. 다양한 실시예들에 따르면, 코일 세트는 애퍼처, 및 애퍼처에 대해 제1 포지션에 있는 하나 이상의 제1 나선형 코일 및 애퍼처에 대해 제2 포지션에 있는 하나 이상의 제2 나선형 코일을 포함한다. 다양한 실시예들에 따르면, 제1 포지션은 애퍼처에 대해 제2 포지션 맞은편에 있다.

도 5에 도시된 바와 같이, 방법(S100)은, 단계(S130)에서, 하나 이상의 제1 나선형 코일 및 하나 이상의 제2 나선형 코일을 통해 전류가 흐르도록 전원을 턴온시키는 단계를 포함한다. 다양한 실시예들에 따르면, 전류 흐름은 코일 세트로부터 멀리 그리고 자기 이미징 장치의 이미징 영역으로 투영되는 전자기장 그라디언트를 발생시킨다.

다양한 실시예들에 따르면, 전자기장 그라디언트는 약 5 mT보다 크다. 다양한 실시예들에 따르면, 전자기장 그라디언트는 약 10 ㎲ 미만의 상승 시간을 갖는다. 다양한 실시예들에 따르면, 코일 세트는 PIN 다이오드, 기계식 릴레이, 솔리드 스테이트 릴레이, 또는 MEMS 스위치 중 하나로부터의 하나 이상의 전자 컴포넌트를 추가로 포함한다.

다양한 실시예들에 따르면, 방법(S100)은, 단계(S140)에서, 전류를 변경하거나 또는 하나 이상의 전자 컴포넌트의 물리적 특성들 또는 위치들 중 하나를 변경함으로써 전자기장 그라디언트를 튜닝하는 단계를 임의적으로 포함한다.

도 6은 다양한 실시예들에 따른 자기 이미징 장치를 사용하기 위한 방법(S200)에 대한 흐름도이다. 다양한 실시예들에 따르면, 방법(S200)은, 단계(S210)에서, 전원을 제공하는 단계를 포함한다.

다양한 실시예들에 따르면, 방법(S200)은, 단계(S220)에서, 전원에 연결되는 단면 그라디언트 코일 세트를 제공하는 단계를 포함한다.

도 6에 도시된 바와 같이, 방법(S200)은, 단계(S230)에서, 코일 세트를 통해 전류가 흐르도록 전원을 턴온시키는 단계를 포함한다.

다양한 실시예들에 따르면, 방법(S200)은, 단계(S240)에서, 약 10 ㎲ 미만의 상승 시간을 갖는 전자기장 그라디언트를 발생시키는 단계를 포함한다.

다양한 실시예들에 따르면, 방법(S200)은, 단계(S250)에서, 전자기장 그라디언트를 코일 세트로부터 멀리 그리고 자기 이미징 장치의 이미징 영역으로 투영하는 단계를 포함한다.

다양한 실시예들에 따르면, 방법(S200)은, 단계(S260)에서, 전류를 변경하거나 또는 하나 이상의 전자 컴포넌트의 물리적 특성들 또는 위치들 중 하나를 변경함으로써 전자기장 그라디언트를 튜닝하는 단계를 임의적으로 포함한다.

다양한 실시예들에 따르면, 코일 세트는 애퍼처, 및 애퍼처에 대해 제1 포지션에 있는 하나 이상의 제1 나선형 코일 및 애퍼처에 대해 제2 포지션에 있는 하나 이상의 제2 나선형 코일을 추가로 포함한다. 다양한 실시예들에 따르면, 제1 포지션은 애퍼처에 대해 제2 포지션 맞은편에 있다.

실시예들의 인용

1. 자기 이미징 장치로서,

전류를 제공하기 위한 전원; 및

상기 전원에 연결되는 단면 그라디언트 코일 세트(single-sided gradient coil set) - 상기 코일 세트는 애퍼처를 가짐 -

를 포함하고,

상기 코일 세트는 상기 애퍼처에 대해 제1 포지션에 있는 하나 이상의 제1 나선형 코일 및 상기 애퍼처에 대해 제2 포지션에 있는 하나 이상의 제2 나선형 코일을 포함하고, 상기 제1 포지션은 상기 애퍼처에 대해 상기 제2 포지션 맞은편에 있고,

상기 코일 세트는 상기 하나 이상의 제1 나선형 코일 및 상기 하나 이상의 제2 나선형 코일을 통해 전류를 수신하여, 이에 의해 상기 코일 세트로부터 멀리 그리고 상기 자기 이미징 장치의 이미징 영역으로 투영되도록 구성되는 전자기장 그라디언트를 발생시키도록 구성되는, 장치.

2. 실시예1에 있어서, 상기 코일 세트는 비-평면형(non-planar)이고 상기 이미징 영역을 부분적으로 둘러싸도록 배향되는, 장치.

3. 실시예 1 또는 실시예 2에 있어서, 상기 하나 이상의 제1 나선형 코일 및 상기 하나 이상의 제2 나선형 코일은 상기 애퍼처에 대해 비-평면형이고 상기 애퍼처에 대해 서로 미러링되는, 장치.

4. 실시예 1 내지 실시예 3 중 어느 한 실시예에 있어서, 상기 전자기장 그라디언트는 상기 이미징 영역에서 실질적으로 균일한, 장치.

5. 실시예 1 내지 실시예 4 중 어느 한 실시예에 있어서, 상기 전자기장 그라디언트는 약 5 mT보다 큰, 장치.

6. 실시예 1 내지 실시예 5 중 어느 한 실시예에 있어서, 상기 전자기장 그라디언트는 약 10 ㎲ 미만의 상승 시간을 갖는, 장치.

7. 실시예 1 내지 실시예 6 중 어느 한 실시예에 있어서, 상기 하나 이상의 제1 나선형 코일은 적어도 2개의 상이한 직경을 갖는 적어도 2개의 제1 나선형 코일을 포함하는, 장치.

8. 실시예 7에 있어서, 상기 하나 이상의 제2 나선형 코일은 적어도 2개의 상이한 직경을 갖는 적어도 2개의 제2 나선형 코일을 포함하는, 장치.

9. 실시예 1 내지 실시예 8 중 어느 한 실시예에 있어서, 상기 전류는 상기 하나 이상의 제1 나선형 코일을 통해 교호 방향(alternating direction)들로 흐르도록 구성되는, 장치.

10. 실시예 9에 있어서, 상기 전류는 상기 전자기장 그라디언트의 상승 시간을 최소화하기 위해 상기 하나 이상의 제2 나선형 코일을 통해 교호 방향들로 흐르도록 구성되는, 장치.

11. 실시예 1 내지 실시예 10 중 어느 한 실시예에 있어서, 상기 하나 이상의 제1 나선형 코일의 1차 제1 나선형 코일은 제1 대형 1차 전자기장 그라디언트를 생성하도록 구성되고, 상기 하나 이상의 제1 나선형 코일의 2차 제1 나선형 코일은 상기 제1 대형 1차 전자기장 그라디언트에서 조정들을 제공하기 위해 제1 소형 2차 전자기장 그라디언트를 생성하도록 구성되는, 장치.

12. 실시예 11에 있어서, 상기 하나 이상의 제2 나선형 코일의 1차 제2 나선형 코일은 제2 대형 1차 전자기장 그라디언트를 생성하고, 상기 하나 이상의 제2 나선형 코일의 2차 제2 나선형 코일은 상기 제2 대형 1차 전자기장 그라디언트에서 조정들을 제공하기 위해 제2 소형 2차 전자기장 그라디언트를 생성하도록 구성되는, 장치.

13. 실시예 1 내지 실시예 12 중 어느 한 실시예에 있어서, 상기 하나 이상의 제1 나선형 코일의 1차 제1 나선형 코일 및 상기 1차 제1 나선형 코일에 인접한 하나 이상의 제1 나선형 코일의 2차 제1 나선형 코일은 이들을 통해 반대 방향들로 흐르는 전류를 갖는, 장치.

14. 실시예 13에 있어서, 상기 하나 이상의 제2 나선형 코일의 1차 제2 나선형 코일 및 상기 1차 제2 나선형 코일에 인접한 하나 이상의 제2 나선형 코일의 2차 제2 나선형 코일은 이들을 통해 반대 방향들로 흐르는 전류를 갖는, 장치.

15. 실시예 1 내지 실시예 14 중 어느 한 실시예에 있어서, 상기 하나 이상의 제1 나선형 코일의 1차 제1 나선형 코일 및 상기 1차 제1 나선형 코일에 인접한 하나 이상의 제1 나선형 코일의 2차 제1 나선형 코일은 더 평행한 제1 전자기장 그라디언트를 발생시키기 위해 각각의 코일들의 50%까지 중첩되는, 장치.

16. 실시예 15에 있어서, 상기 하나 이상의 제2 나선형 코일의 1차 제2 나선형 코일 및 상기 1차 제2 나선형 코일에 인접한 하나 이상의 제2 나선형 코일의 2차 제2 나선형 코일은 더 평행한 제2 전자기장 그라디언트를 발생시키기 위해 각각의 코일들의 50 %까지 중첩되는, 장치.

17. 실시예 1 내지 실시예 16 중 어느 한 실시예에 있어서, 상기 하나 이상의 제1 나선형 코일과 상기 하나 이상의 제2 나선형 코일은 단일 전류 루프를 형성하도록 연결되는, 장치.

18. 실시예 1 내지 실시예 17 중 어느 한 실시예에 있어서, 상기 하나 이상의 제1 나선형 코일 및 상기 하나 이상의 제2 나선형 코일은 상이한 재료들을 포함하는, 장치.

19. 실시예 1 내지 실시예 18 중 어느 한 실시예에 있어서, 상기 하나 이상의 제1 나선형 코일 및 상기 하나 이상의 제2 나선형 코일은 약 10 ㎛ 내지 약 10 m의 직경들을 갖는, 장치.

20. 실시예 1 내지 실시예 19 중 어느 한 실시예에 있어서, 상기 코일 세트는 상기 전자기장 그라디언트를 튜닝하기 위한 하나 이상의 전자 컴포넌트를 추가로 포함하는, 장치.

21. 실시예 20에 있어서, 상기 하나 이상의 전자 컴포넌트는 PIN 다이오드, 기계식 릴레이, 솔리드 스테이트 릴레이, 또는 MEMS 스위치 중 적어도 하나를 포함하는, 장치.

22. 실시예 1 내지 실시예 21 중 어느 한 실시예에 있어서, 상기 튜닝에 사용되는 하나 이상의 전자 컴포넌트는 유전체들, 전도성 금속들, 메타물질(metamaterial)들, 또는 자성 금속들 중 적어도 하나를 포함하는, 장치.

23. 실시예 22에 있어서, 상기 전자기장 그라디언트를 튜닝하는 것은 상기 전류를 변경하는 것 또는 상기 하나 이상의 전자 컴포넌트의 물리적 위치들을 변경하는 것을 포함하는, 장치.

24. 실시예 1 내지 실시예 23 중 어느 한 실시예에 있어서, 상기 코일 세트는 저항을 감소시키고 효율을 향상시키기 위해 극저온으로(cryogenically) 냉각되는, 장치.

25. 실시예 1 내지 실시예 24 중 어느 한 실시예에 있어서, 상기 코일 세트는 상기 애퍼처에 대향하여 개구를 추가로 포함하고, 상기 애퍼처와 상기 개구 사이의 영역은 코일 세트 영역을 정의하고, 상기 이미징 영역은 상기 코일 세트 영역 외부에 적어도 부분적으로 배치되는, 장치.

26. 자기 이미징 장치를 사용하기 위한 방법으로서,

전원을 제공하는 단계;

상기 전원에 연결되는 단면 그라디언트 코일 세트를 제공하는 단계 - 상기 코일 세트는 애퍼처를 갖고, 상기 코일 세트는 상기 애퍼처에 대해 제1 포지션에 있는 하나 이상의 제1 나선형 코일 및 상기 애퍼처에 대해 제2 포지션에 있는 하나 이상의 제2 나선형 코일을 포함하고, 상기 제1 포지션은 상기 애퍼처에 대해 상기 제2 포지션 맞은편에 있음 -; 및

상기 하나 이상의 제1 나선형 코일 및 상기 하나 이상의 제2 나선형 코일을 통해 전류가 흐르도록 상기 전원을 턴온시켜, 이에 의해 상기 코일 세트로부터 멀리 그리고 상기 자기 이미징 장치의 이미징 영역으로 투영되는 전자기장 그라디언트를 발생시키는 단계

를 포함하는, 방법.

27. 실시예 26에 있어서, 상기 전자기장 그라디언트는 약 5 mT보다 큰, 방법.

28. 실시예 26 또는 실시예 27에 있어서, 상기 전자기장 그라디언트는 약 10 ㎲ 미만의 상승 시간을 갖는, 방법.

29. 실시예 26 내지 실시예 28 중 어느 한 실시예에 있어서, 상기 코일 세트는 PIN 다이오드, 기계식 릴레이, 솔리드 스테이트 릴레이, 또는 MEMS 스위치 중 하나로부터의 하나 이상의 전자 컴포넌트를 추가로 포함하는, 방법.

30. 실시예 29에 있어서, 상기 전류를 변경하거나 또는 상기 하나 이상의 전자 컴포넌트의 물리적 특성들 또는 위치들 중 하나를 변경함으로써 상기 전자기장 그라디언트를 튜닝하는 단계를 추가로 포함하는, 방법.

31. 실시예 26 내지 실시예 30 중 어느 한 실시예에 있어서, 상기 코일 세트는 상기 애퍼처에 대향하여 개구를 추가로 포함하고, 상기 애퍼처와 상기 개구 사이의 영역은 코일 세트 영역을 정의하고, 상기 이미징 영역은 상기 코일 세트 영역 외부에 적어도 부분적으로 배치되는, 방법.

32. 자기 이미징 장치로서,

전류를 제공하기 위한 전원; 및

상기 전원에 연결되는 단면 그라디언트 코일 세트 - 상기 코일 세트는 약 10 ㎲ 미만의 상승 시간을 갖고 상기 코일 세트로부터 멀리 그리고 상기 자기 이미징 장치의 이미징 영역으로 투영되도록 구성되는 전자기장 그라디언트를 발생시키도록 구성됨 -

를 포함하는, 장치.

33. 실시예 32에 있어서, 상기 코일 세트는,

애퍼처, 및

상기 애퍼처에 대해 제1 포지션에 있는 하나 이상의 제1 나선형 코일 및 상기 애퍼처에 대해 제2 포지션에 있는 하나 이상의 제2 나선형 코일 - 상기 제1 포지션은 상기 애퍼처에 대해 상기 제2 포지션 맞은편에 있음 -

을 추가로 포함하는, 장치.

34. 실시예 32 또는 실시예 33에 있어서, 상기 코일 세트는 비-평면형이고 상기 이미징 영역을 부분적으로 둘러싸도록 배향되는, 장치.

35. 실시예 33 또는 실시예 34에 있어서, 상기 하나 이상의 제1 나선형 코일 및 상기 하나 이상의 제2 나선형 코일은 상기 애퍼처에 대해 비-평면형이고 상기 애퍼처에 대해 서로 미러링되는, 장치.

36. 실시예 32 내지 실시예 35 중 어느 한 실시예에 있어서, 상기 전자기장 그라디언트는 상기 이미징 영역에서 실질적으로 균일한, 장치.

37. 실시예 32 내지 실시예 36 중 어느 한 실시예에 있어서, 상기 전자기장 그라디언트는 약 5 mT보다 큰, 장치.

38. 실시예 33 내지 실시예 37 중 어느 한 실시예에 있어서, 상기 하나 이상의 제1 나선형 코일은 적어도 2개의 상이한 직경을 갖는 적어도 2개의 제1 나선형 코일을 포함하는, 장치.

39. 실시예 38에 있어서, 상기 하나 이상의 제2 나선형 코일은 적어도 2개의 상이한 직경을 갖는 적어도 2개의 제2 나선형 코일을 포함하는, 장치.

40. 실시예 33 내지 실시예 39 중 어느 한 실시예에 있어서, 상기 전류는 상기 하나 이상의 제1 나선형 코일을 통해 교호 방향들로 흐르도록 구성되는, 장치.

41. 실시예 40에 있어서, 상기 전류는 상기 전자기장 그라디언트의 상승 시간을 최소화하기 위해 상기 하나 이상의 제2 나선형 코일을 통해 교호 방향들로 흐르도록 구성되는, 장치.

42. 실시예 33 내지 실시예 41 중 어느 한 실시예에 있어서, 상기 하나 이상의 제1 나선형 코일의 1차 제1 나선형 코일은 제1 대형 1차 전자기장 그라디언트를 생성하도록 구성되고, 상기 하나 이상의 제1 나선형 코일의 2차 제1 나선형 코일은 상기 제1 대형 1차 전자기장 그라디언트에서 조정들을 제공하기 위해 제1 소형 2차 전자기장 그라디언트를 생성하도록 구성되는, 장치.

43. 실시예 42에 있어서, 상기 하나 이상의 제2 나선형 코일의 1차 제2 나선형 코일은 제2 대형 1차 전자기장 그라디언트를 생성하고, 상기 하나 이상의 제2 나선형 코일의 2차 제2 나선형 코일은 상기 제2 대형 1차 전자기장 그라디언트에서 조정들을 제공하기 위해 제2 소형 2차 전자기장 그라디언트를 생성하도록 구성되는, 장치.

44. 실시예 33 내지 실시예 43 중 어느 한 실시예에 있어서, 상기 하나 이상의 제1 나선형 코일의 1차 제1 나선형 코일 및 상기 1차 제1 나선형 코일에 인접한 하나 이상의 제1 나선형 코일의 2차 제1 나선형 코일은 이들을 통해 반대 방향들로 흐르는 전류를 갖는, 장치.

45. 실시예 44에 있어서, 상기 하나 이상의 제2 나선형 코일의 1차 제2 나선형 코일 및 상기 1차 제2 나선형 코일에 인접한 하나 이상의 제2 나선형 코일의 2차 제2 나선형 코일은 이들을 통해 반대 방향들로 흐르는 전류를 갖는, 장치.

46. 실시예 33 내지 실시예 45 중 어느 한 실시예에 있어서, 상기 하나 이상의 제1 나선형 코일의 1차 제1 나선형 코일 및 상기 1차 제1 나선형 코일에 인접한 하나 이상의 제1 나선형 코일의 2차 제1 나선형 코일은 더 평행한 제1 전자기장 그라디언트를 발생시키기 위해 각각의 코일들의 50 %까지 중첩되는, 장치.

47. 실시예 46에 있어서, 상기 하나 이상의 제2 나선형 코일의 1차 제2 나선형 코일 및 상기 1차 제2 나선형 코일에 인접한 하나 이상의 제2 나선형 코일의 2차 제2 나선형 코일은 더 평행한 제2 전자기장 그라디언트를 발생시키기 위해 각각의 코일들의 50 %까지 중첩되는, 장치.

48. 실시예 33 내지 실시예 47 중 어느 한 실시예에 있어서, 상기 하나 이상의 제1 나선형 코일과 상기 하나 이상의 제2 나선형 코일은 단일 전류 루프를 형성하도록 연결되는, 장치.

49. 실시예 33 내지 실시예 48 중 어느 한 실시예에 있어서, 상기 하나 이상의 제1 나선형 코일 및 상기 하나 이상의 제2 나선형 코일은 상이한 재료들을 포함하는, 장치.

50. 실시예 33 내지 실시예 49 중 어느 한 실시예에 있어서, 상기 하나 이상의 제1 나선형 코일 및 상기 하나 이상의 제2 나선형 코일은 약 10 ㎛ 내지 약 10 m의 직경들을 갖는, 장치.

51. 실시예 32 내지 실시예 50 중 어느 한 실시예에 있어서, 상기 코일 세트는 상기 전자기장 그라디언트를 튜닝하기 위한 하나 이상의 전자 컴포넌트를 추가로 포함하는, 장치.

52. 실시예 51에 있어서, 상기 하나 이상의 전자 컴포넌트는 PIN 다이오드, 기계식 릴레이, 솔리드 스테이트 릴레이, 또는 MEMS 스위치 중 적어도 하나를 포함하는, 장치.

53. 실시예 32 내지 실시예 52 중 어느 한 실시예에 있어서, 상기 튜닝에 사용되는 하나 이상의 전자 컴포넌트는 유전체들, 전도성 금속들, 메타물질들, 또는 자성 금속들 중 적어도 하나를 포함하는, 장치.

54. 실시예 32 내지 실시예 53 중 어느 한 실시예에 있어서, 상기 전자기장 그라디언트를 튜닝하는 것은 상기 전류를 변경하는 것 또는 상기 하나 이상의 전자 컴포넌트의 물리적 위치들을 변경하는 것을 포함하는, 장치.

55. 실시예 32 내지 실시예 54 중 어느 한 실시예에 있어서, 상기 코일 세트는 저항을 감소시키고 효율을 향상시키기 위해 극저온으로 냉각되는, 장치.

56. 실시예 33 내지 실시예 55 중 어느 한 실시예에 있어서, 상기 코일 세트는 상기 애퍼처에 대향하여 개구를 추가로 포함하고, 상기 애퍼처와 상기 개구 사이의 영역은 코일 세트 영역을 정의하고, 상기 이미징 영역은 상기 코일 세트 영역 외부에 적어도 부분적으로 배치되는, 장치.

57. 자기 이미징 장치를 사용하기 위한 방법으로서,

전원을 제공하는 단계;

상기 전원에 연결되는 단면 그라디언트 코일 세트를 제공하는 단계;

상기 코일 세트를 통해 전류가 흐르도록 상기 전원을 턴온시키는 단계;

약 10 ㎲ 미만의 상승 시간을 갖는 전자기장 그라디언트를 발생시키는 단계; 및

상기 전자기장 그라디언트를 상기 코일 세트로부터 멀리 그리고 상기 자기 이미징 장치의 이미징 영역으로 투영하는 단계

를 포함하는, 방법.

58. 실시예 57에 있어서, 상기 전자기장 그라디언트는 약 5 mT보다 큰, 방법.

59. 실시예 57 또는 실시예 58에 있어서, 상기 코일 세트는 PIN 다이오드, 기계식 릴레이, 솔리드 스테이트 릴레이, 또는 MEMS 스위치 중 하나로부터의 하나 이상의 전자 컴포넌트를 추가로 포함하는, 방법.

60. 실시예 59에 있어서, 상기 전류를 변경하거나 또는 상기 하나 이상의 전자 컴포넌트의 물리적 특성들 또는 위치들 중 하나를 변경함으로써 상기 전자기장 그라디언트를 튜닝하는 단계를 추가로 포함하는, 방법.

61. 실시예 57 내지 실시예 60 중 어느 한 실시예에 있어서, 상기 코일 세트는,

애퍼처, 및

을 추가로 포함하는, 방법.

62. 실시예 61에 있어서, 상기 코일 세트는 상기 애퍼처에 대향하여 개구를 추가로 포함하고, 상기 애퍼처와 상기 개구 사이의 영역은 코일 세트 영역을 정의하고, 상기 이미징 영역은 상기 코일 세트 영역 외부에 적어도 부분적으로 배치되는, 방법.

본 명세서는 많은 특정 구현 세부사항들을 포함하지만, 이들은 임의의 발명들 또는 청구될 수 있는 것의 범위에 대한 제한들로서 해석되어서는 안되며, 오히려 특정 발명들의 특정 구현들에 특정한 특징들의 설명들로서 해석되어야 한다. 별도의 구현들의 맥락에서 본 명세서에서 설명되는 특정 특징들은 단일 구현으로 조합하여 구현될 수도 있다. 반대로, 단일 구현의 맥락에서 설명되는 다양한 특징들은 또한 개별적으로 다수의 구현들로 또는 임의의 적절한 하위 조합으로 구현될 수 있다. 더욱이, 특징들이 특정 조합들로 작용하는 것으로 위에서 설명될 수 있고 심지어 초기에 그렇게 청구될 수도 있지만, 청구된 조합으로부터의 하나 이상의 특징이 일부 경우들에서는 조합으로부터 제거될 수 있고, 청구된 조합은 하위 조합 또는 하위 조합의 변형과 관련될 수 있다.

유사하게, 동작들이 도면들에 특정 순서로 도시되어 있지만, 이는 이러한 동작들이 원하는 결과들을 달성하기 위해 도시된 특정 순서로 또는 순차적인 순서로 수행되어야 하거나, 또는 모든 예시된 동작들이 수행되어야 함을 요구하는 것으로 이해되어서는 안 된다. 특정 상황들에서는, 멀티태스킹과 병렬 프로세싱이 유리할 수 있다. 더욱이, 위에서 설명된 구현들에서의 다양한 시스템 컴포넌트들의 분리는 모든 구현들에서 이러한 분리를 요구하는 것으로 이해되어서는 안 되며, 설명된 프로그램 컴포넌트들 및 시스템들은 일반적으로 단일 소프트웨어 제품으로 함께 통합되거나 또는 다수의 소프트웨어 제품들로 패키지화될 수 있다는 것이 이해되어야 한다.

"또는"에 대한 언급들은 "또는"을 사용하여 설명되는 임의의 용어들이 설명되는 용어들 중 단일의 것, 둘 이상의 것 및 모든 것 중 임의의 것을 나타낼 수 있도록 포괄형인 것으로 해석될 수 있다. "제1", "제2", "제3" 등의 라벨들은 반드시 순서를 나타내는 것을 의미하지는 않으며, 일반적으로 비슷하거나 유사한 항목들 또는 요소들을 구별하기 위해서만 사용된다.

본 개시내용에서 설명된 구현들에 대한 다양한 수정들은 본 기술분야의 통상의 기술자에게 용이하게 명백할 수 있고, 본 명세서에서 정의된 일반적인 원리들은 본 개시내용의 사상 또는 범위를 벗어나지 않고 다른 구현들에 적용될 수 있다. 따라서, 청구범위는 본 명세서에 나타낸 구현들로 제한되도록 의도되지 않고, 본 개시내용, 본 명세서에 개시된 원리들 및 신규한 특징들과 일치하는 가장 넓은 범위가 부여되어야 한다.

Claims

자기 이미징 장치로서,
전류를 제공하기 위한 전원; 및
상기 전원에 연결된 단면 그라디언트 코일 세트(single-sided gradient coil set)를 포함하고,
상기 코일 세트는 약 10 ㎲ 미만의 상승 시간을 갖는 전자기장 그라디언트를 발생시키도록 구성되며, 상기 코일 세트로부터 멀리 그리고 상기 자기 이미징 장치의 이미징 영역으로 투영시키도록 구성되는, 자기 이미징 장치.
제1항에 있어서,
상기 코일 세트는,
애퍼처(aperture); 및
상기 애퍼처에 대해 제1 포지션에 있는 하나 이상의 제1 나선형 코일 및 상기 애퍼처에 대해 제2 포지션에 있는 하나 이상의 제2 나선형 코일을 포함하고,
상기 제1 포지션은 상기 애퍼처에 대해 상기 제2 포지션 맞은편에 있는, 자기 이미징 장치.
제1항에 있어서,
상기 코일 세트는 비-평면형(non-planar)이고, 상기 이미징 영역을 부분적으로 둘러싸도록 배향되는, 자기 이미징 장치.
제2항에 있어서,
상기 하나 이상의 제1 나선형 코일 및 상기 하나 이상의 제2 나선형 코일은 상기 애퍼처에 대해 비-평면형이고 상기 애퍼처에 대해 서로 미러링되는, 자기 이미징 장치.
제1항에 있어서,
상기 전자기장 그라디언트는 상기 이미징 영역에서 실질적으로 균일한, 자기 이미징 장치.
제1항에 있어서,
상기 전자기장 그라디언트는 약 5 mT보다 큰, 자기 이미징 장치.
제2항에 있어서,
상기 하나 이상의 제1 나선형 코일은 적어도 2개의 상이한 직경을 갖는 적어도 2개의 제 1 나선형 코일을 포함하는, 자기 이미징 장치.
제 7항에 있어서,
상기 하나 이상의 제2 나선형 코일은 적어도 2개의 상이한 직경을 갖는 적어도 2개의 제2 나선형 코일을 포함하는, 자기 이미징 장치.
제2항에 있어서,
상기 전류는 상기 하나 이상의 제1 나선형 코일을 통해 교호 방향(alternating direction)들로 흐르도록 구성되는, 자기 이미징 장치.
제9항에 있어서,
상기 전류는 상기 전자기장 그라디언트의 상승 시간을 최소화하기 위해 상기 하나 이상의 제2 나선형 코일을 통해 교호 방향들로 흐르도록 구성되는, 자기 이미징 장치.
제2항에 있어서,
상기 하나 이상의 제1 나선형 코일의 1차 제1 나선형 코일은 제1 대형 1차 전자기장 그라디언트를 생성하도록 구성되고, 상기 하나 이상의 제1 나선형 코일의 2차 제1 나선형 코일은 상기 제1 대형 1차 전자기장 그라디언트에서 조정을 제공하기 위해 제1 소형 2차 전자기장 그라디언트를 생성하도록 구성되는, 자기 이미징 장치.
제11항에 있어서,
상기 하나 이상의 제2 나선형 코일의 1차 제2 나선형 코일은 제2 대형 1차 전자기장 그라디언트를 생성하고, 상기 하나 이상의 제2 나선형 코일의 2차 제2 나선형 코일은 상기 제2 대형 1차 전자기장 그라디언트에서 조정을 제공하기 위해 제2 소형 2차 전자기장 그라디언트를 생성하도록 구성되는, 자기 이미징 장치.
제2항에 있어서,
상기 하나 이상의 제1 나선형 코일의 1차 제1 나선형 코일 및 상기 1차 제1 나선형 코일에 인접한 상기 하나 이상의 제1 나선형 코일의 2차 제1 나선형 코일은 이들을 통해 반대 방향들로 흐르는 전류를 갖는, 자기 이미징 장치.
제13항에 있어서,
상기 하나 이상의 제2 나선형 코일의 1차 제2 나선형 코일 및 상기 1차 제2 나선형 코일에 인접한 상기 하나 이상의 제2 나선형 코일의 2차 제2 나선형 코일은 이들을 통해 반대 방향들로 흐르는 전류를 갖는, 자기 이미징 장치.
제2항에 있어서,
상기 하나 이상의 제1 나선형 코일의 1차 제1 나선형 코일 및 상기 1차 제1 나선형 코일에 인접한 상기 하나 이상의 제1 나선형 코일의 2차 제1 나선형 코일은 더 평행한 제1 전자기장 그라디언트를 발생시키기 위해 각각의 코일들의 50%까지 중첩되는, 자기 이미징 장치.
제15항에 있어서,
상기 하나 이상의 제2 나선형 코일의 1차 제2 나선형 코일 및 상기 1차 제2 나선형 코일에 인접한 상기 하나 이상의 제2 나선형 코일의 2차 제2 나선형 코일은 더 평행한 제2 전자기장 그라디언트를 발생시키기 위해 각각의 코일들의 50%까지 중첩되는, 자기 이미징 장치.
제2항에 있어서,
상기 하나 이상의 제1 나선형 코일 및 상기 하나 이상의 제2 나선형 코일은 단일 전류 루프를 형성하도록 연결되는, 자기 이미징 장치.
제2항에 있어서,
상기 하나 이상의 제1 나선형 코일 및 상기 하나 이상의 제2 나선형 코일은 상이한 재료들을 포함하는, 자기 이미징 장치.
제2항에 있어서,
상기 하나 이상의 제1 나선형 코일 및 상기 하나 이상의 제2 나선형 코일은 약 10 ㎛ 내지 약 10 m의 직경들을 갖는, 자기 이미징 장치.
제1항에 있어서,
상기 코일 세트는 상기 전자기장 그라디언트를 튜닝하기 위한 하나 이상의 전자 컴포넌트를 추가로 포함하는, 자기 이미징 장치.
제20항에 있어서,
상기 하나 이상의 전자 컴포넌트는 PIN 다이오드, 기계식 릴레이, 솔리드 스테이트 릴레이, 또는 MEMS 스위치 중 적어도 하나를 포함하는, 자기 이미징 장치.
제20항에 있어서,
상기 튜닝에 사용되는 상기 하나 이상의 전자 컴포넌트는 유전체들, 전도성 금속들, 메타물질(metamaterial)들, 또는 자성 금속들 중 적어도 하나를 포함하는, 자기 이미징 장치.
제22항에 있어서,
상기 전자기장 그라디언트를 튜닝하는 것은 상기 전류를 변경하는 것 또는 상기 하나 이상의 전자 컴포넌트의 물리적 위치들을 변경하는 것을 포함하는, 자기 이미징 장치.
제1항에 있어서,
상기 코일 세트는 저항을 감소시키고 효율을 향상시키기 위해 극저온으로(cryogenically) 냉각되는, 자기 이미징 장치.
제2항에 있어서,
상기 코일 세트는 상기 애퍼처에 대향하여 개구를 추가로 포함하고, 상기 애퍼처와 상기 개구 사이의 영역은 코일 세트 영역을 정의하고, 상기 이미징 영역은 상기 코일 세트 영역 외부에 적어도 부분적으로 배치되는, 자기 이미징 장치.
자기 이미징 장치를 사용하기 위한 방법으로서,
전원을 제공하는 단계;
상기 전원에 연결된 단면 그라디언트 코일 세트를 제공하는 단계;
상기 코일 세트를 통해 전류가 흐르도록 상기 전원을 턴온시키는 단계;
약 10 ㎲ 미만의 상승 시간을 갖는 전자기장 그라디언트를 발생시키는 단계; 및
상기 코일 세트로부터 멀리 그리고 상기 자기 이미징 장치의 이미징 영역으로 전자기장 그라디언트를 투영시키는 단계를 포함하는, 방법.
제26항에 있어서,
상기 전자기장 그라디언트는 약 5mT보다 큰, 방법.
제26항에 있어서,
상기 코일 세트는 PIN 다이오드, 기계식 릴레이, 솔리드 스테이트 릴레이, 또는 MEMS 스위치 중 하나로부터 하나 이상의 전자 컴포넌트를 추가로 포함하는, 방법.
제28항에 있어서,
상기 전류를 변경하거나 또는 상기 하나 이상의 전자 컴포넌트의 물리적 특성들 또는 위치들 중 하나를 변경함으로써 상기 전자기장 그라디언트를 튜닝하는 단계를 추가로 포함하는, 방법.
제26항에 있어서,
상기 코일 세트는,
애퍼처; 및
상기 애퍼처에 대해 제1 포지션에 있는 하나 이상의 제1 나선형 코일 및 상기 애퍼처에 대해 제2 포지션에 있는 하나 이상의 제2 나선형 코일을 포함하고,
상기 제1 포지션은 상기 애퍼처에 대해 상기 제2 포지션 맞은편에 있는, 방법.
제30항에 있어서,
상기 코일 세트는 상기 애퍼처에 대향하여 개구를 추가로 포함하고, 상기 애퍼처와 상기 개구 사이의 영역은 코일 세트 영역을 정의하고,
상기 이미징 영역은 상기 코일 세트 영역 외부에 적어도 부분적으로 배치되는, 방법.