TWI227788B

TWI227788B - Batch-fabricated gradient and RF coils for submicrometer resolution magnetic resonance imaging and manipulation

Info

Publication number: TWI227788B
Application number: TW092126843A
Authority: TW
Inventors: Long-Sheng Fan
Original assignee: Long-Sheng Fan
Priority date: 2002-06-03
Filing date: 2003-09-29
Publication date: 2005-02-11
Also published as: US20030222648A1; US6798200B2; TW200512473A

Description

1227788

一、【發明所屬之技術領域】相關專利之交又參考眘1 :權請發明之領域本發明係關於核磁共振影像（MRI，Magnetic Resonance lmaging)之領域。明確而言，本發明係針對極大置小型化MR I結構之陣列及具有非常高解析度達次微米範圍之新的MRI系統之製造方法。二、【先前技術】 MRI已提供一種有力、非侵入性3D影像技術於許多醫學、工程及科學研究。此係由空間上識別在偏壓磁場（通常為0· 5特斯拉至1 0幾特斯拉）下研究的樣品之核磁矩旋進頻率或相’及利用射頻（RF，Radio Frequency)線圈組來激發及偵測散發的具有一定順序之訊號而達成。而後以處理器處理訊號後將三度空間（3D， three-dimensional )重建。對於醫學診斷，數毫米之解析度通常為足夠。然而，若研究對象為小動物的器官，則需要核磁共振（NMR，Nuclear Magnetic Resonance)顯微鏡。現行MR I的解析度極限實際上不超過於醫用影像之數毫米以下，或低於NMR顯微鏡或微MRI影像之數微米。於許多醫學及科學研究中，希望能夠實施3D影像以追蹤磁性或以磁性標記的奈米大小元素或分子，或能夠研究

第7頁 1227788 五、發明說明（2) 細胞對細胞交互作用、細胞週期、胚骀細妁展、細胞感染或毒性反應等。然而，當對癌細跑發群細胞或甚至單一細胞，需要次微米影像 ^ ΠΠ如一小樣品，MRI解析度通常受限於磁場梯度線圈又。對於小均勻磁場梯度而使接收系統有足夠訊號對足夠大且因為總磁矩是•產生具有像素體積的某頻率^ 2的能力，因。雖然乡重測量可以測量數次的平方根; 琥刻度之主訊的量，形成測量時間的費用變成過高。 -柄關雜無法產生足夠大磁場梯度也限制高精度能力。為了施加充分淨力於小的磁性顆粒/:子二磁矩的類、高精度操縱等）需要能夠產生^夠大的磁場梯乍度為分作用於磁矩上的淨力正比於磁場梯度。又本質上，希望發展新的系統具有對MRI次微影析度及能夠高精度操縱奈米大小顆粒之小磁矩。〜像解三、【發明内容】本發明之第一個目的為實現具有次微米影像解析度之新的MRI系統。

本發明之第二個目的為以低成本批量製造此新的MRI 系統。本發明之第二個目的為使此新的MRI系統能夠高精度操縱小磁矩。其他目的’以及刖述於下列說明中實施本發明而並造成說明於隨附圖式中的實施例。四、【實施方式】

ϋ· 1227788 五、發明說明（3) 於下列本發明之詳細說明中，楹提供本發明充分了冑。然而細節以便中，未將已熟知之方法、d;細於其他實例明以避免不必要混淆本發明的觀電路系統坪細說 ;====表呈現…說明及代表為以有效地傳遞其工作的本質給其他孰朵較㈣意義4照本文「― 1 包含於至少一個本發明實施例令。片語「；一= ，例：」”現於說明書中多處不一定全部意指相同實施仓’也不疋為分開或其他實施例彼此排除其他實施例。此 :圈= !:f塊的順序或代表本發明-或多個實施例之圖：用來曰任何特定順序或意味任何本發明之限制。 ^發明計劃大幅縮小習見MRI元件。醫學mri儀器通使= 10 0安培等級之線圈電流來產生約1高斯/公分的磁場梯度。此將產生毫米空間解析度。對於小樣品，可偵測的訊號正比於體素的磁矩’而雜訊主要為梯度線圈的熱雜訊 (Johnson n〇ise)。所以，藉由利用較小磁場梯度線圈及射頻線，組及最適化偵測電路，相對應的NMR顯微鏡可產生數百咼斯/公分及得到數十微米至數微米之解析度。當成像對象之大小非常小如一群細胞或單一細胞，希望小型化MRI磁場元件。此小型化提供以下幾個優點： (A )高磁場梯度及曲率。以數十微米大小之微製造的梯 1227788 發明說明（4) 度線圈同時僅需要小於1 小的反2次冪縮小，、σ之線圈電流，磁場梯度隨大 ^ ^ ^ ^ ^ # 5 ^ ^ ^ ^ ^ 量積分。因由電泣覃、本中電机單位產生的磁場乘積之 2=;:::上；磁場梯度之相對應體素解析度於可達到的替二t :，實際可達到的解析度受限 ^ ^ S . 1ΠΛσ儿子雜訊比，因相對應的體素磁矩降低。最 ν：^ 普通MRI系統中之毫米至微米範圍。孜竹於 H) Λ電力消耗。MRI磁場元件縮小後，由線圈消耗之電 y、井多，因達到snr—限制的解析度所需的電流大幅降 ^。例如，1 0 0 0倍縮小大小導致1〇〇, 〇〇〇倍降低梯度線圈達到10倍磁場梯度所需電流同時不大於1〇〇〇倍增加線圈電阻。以相同物理比例規則，以可控制的電力消耗可達成 1 000倍磁場梯度。在高頻率，當等比例縮小（固定長度對週長比），由於導體表面深度效應，線圈電阻幾乎為固定。最終效應為將個別線圈（簡稱為奈MRI )的電阻損失降低一千萬倍。此使得電流驅動電路的設計及系統熱控制簡單許多，即使於使用一千個此等奈MR I的陣列環境中。雖然現在可見本發明MR I磁場元件之小型化觀念為高度希望，此等小型化MRI磁場元件確實必須微製造而此於

第10頁 1227788 五、發明說明（5) 現今製造技術下確實造成極精確度及容限可使目標物不^術挑戰。此係由於所需的本發明計劃利用用於電子工紫:際或極昂貴達成。然而，目標物。儘管採用用於目前微1小型化技術來達成此等術，實現三度空@(30)ΜΚΙ^Λ技術中先進的整合技挑戰。將此等需求列舉於下：％兀件之需求仍呈現極大 1 ·品要車父厚的層：當生物A m 來與細胞大小相容。應用為目標，需要數十微米構於而批要^解生析度至微米物件特徵大小以容納許多線圈結構於批1製造下的陣列結構中。上述需求需要高厚度—對—解析度縱橫比。 •而要良好結構材料導電度Μ降低電力需求及簡化熱控制。 5· *要多層以實現所需梯度線圈及射頻線圈之3D結構。 6 ·必須為以低成本可製造。 y 大邛分較鬲縱橫比（深度-對-寬度之比）之微電子機械糸、洗（MEMS, Micro Electro Mechanical System)製程技術[如石夕深反應性離子蝕刻（Si DRIE，Silic〇n Deep

Reactive Ion Etching) 、UV及 X-射線 LIGA]僅能部分符合上述實現MR I小型化所需之技術需求。例如，s i DR IE可由石夕製造出單層、厚、高縱橫比之結構，但是，即使於其大量摻雜的狀態，矽亦為過高電阻而無法適用於低雜訊射頻線圈或低電力梯度線圈。此外，Si DR IE製程限於單層。其他製程技術如基於SU8環氧樹脂之UV LIGA，當層

第11頁 1227788

厚到達數十微米厚時沒有足夠解析度，且如同χ_射線 LIGA ’不易延伸至多層結構。 μ 、現在說明的本發明計劃使用一種微製造製程技術，特徵為具有高解析度（例如〇· 2微米至2微米）、高縱橫比 (厚度-對寬度之比）、導電性結構（Cu、高導磁合金、 Invar合金、Ni、Au等）之多重、厚層以實現奈MRI陣列系統中所需的小型化MRI磁場元件。

^圖la為用於習見mri系統中一組磁場梯度線圈之透視 I Y而圖1 b為根據本發明提議將MR丨磁場梯度線圈組之整合形式小形化之橫剖面圖。如圖丨a中所示，傳統MR I梯度 f圈結構使用雙鞍線圈（葛雷（G〇lay )線圈）1及赫姆霍，線圈（Helmholtz c〇i 1 ) 2以產生均勻磁場梯度同時允 δ午車=向通道打開。葛雷梯度線圈1 0、射頻鞍線圈30及細胞樣u口 ^分析孔4 〇之相對應整合形式顯示於圖丨b中。可將相 p磁劳表示為勒讓德多項式（Legendre p〇iyn〇miais)之 $數。為了最適化磁場梯度的均勻度，選擇此等線圈之半 &、間隔及長度使得相關係數抵銷至高次項。典型目標為達到磁場梯度均勻度為於分析室中小於5%變化。於小槊化 ^整合形式中’將以梯度線圈20相對於Gx及Gy 10加大因而相關的均勻曲也加大）以簡化使用於SNR一限制系統中所需電流上之整合製程。未示於圖中的為也可將主動遮蔽線圈整合於相同製程中。曰將奈MRI陣列製程說明於圖2a及21)及圖3中。為了增加產里及降低整合成本，將兩模組元件即細胞載體盤5 〇及上

第12頁 1227788 五、發明說明（7) --—1---- 蓋k 6 〇分別由微製造製程自奈MR J陣列丨3 G製造。化石;、了裝^、、、曰胞載體盤5 0，基板為惰性，例如，利用氮 1、聚合物及/或二氧化矽作為電絕緣及藉由電化學將的A /"構層5 1形成於平版印刷界定的電鍍模型内，如圖2a ^邛知中所不。將此層用來形成赫姆霍茲線圈2 〇及^一及 ^ ^度鞍線圈1 〇的返回路徑。將電鍍種子層移除，在平坦 j程（例如，藉由利用RIE、研磨及/或化學機械拋光，Chemical Mechanical Polishing)後，將類似製私順序重複數次以形成义—及y —梯度線圈的主要導體Η、一3、射2線圈30及其返回路徑54，如圖2a的8部份中所不。在第一次重複後，將蝕刻停止層56、57沉積，如圖2a 的C。卩伤中所示。最後，將射頻線圈3 〇的返回路徑5 5形成於圖2a的C部份中並將蝕回製程步驟完成直到其停止於蝕刻停士層57以形成對齊凹槽邊61。利用具有由蝕刻停止層 5 6界定其蝕刻深度的一金屬硬遮罩，將細胞孔形成於另一餘刻製程中’將鈍化層如電漿增強式化學氣相沈積 (PECVD, Plasma-Enhanced Chemical Vapor Deposition )氮化矽（或二氧化矽、聚合物等）沉積及將圖形化的薄太干接層電鍍於表面上以準備之後裝配，如圖2a的])部份中所示。當製程為表面微機械類型，基板材料（如玻璃、氧化鋁及其他陶瓷等）之選擇比許多其他製程具有更多性。為了製k上蓋盤6 〇 ’如圖2 b的A ’ - D ’部分所說明，使用類似用於製造細胞載體盤5〇的製造製程順序來微製造奈

第13頁 1227788 五、發明說明（8) MRI陣列130的配人卜雲構層數。同時，；上。然而’上蓋盤60包含較少結如圖2b的A，部份=蓋盤60的中央開口透過其基板姓刻。屬結構層形成於光姓刻界定的電鍍模型内。产鞍i圖I形成赫姆霍茲對的其他線圈70及其他卜及7 一梯返回路徑8°。在平坦化製程後，將類似製程順斤里複兩次以形士 _ 2b的Β，部份中^ Ρ梯度鞍線圈90的主要導體，如圖圖形化的續.1·曰二不。梯度線圈的返回路徑100形成並將部份中所 >、接層11 〇電錄以準備之後裝配，如圖2b的C，鈕二51Γ。最後，利用薄膜金屬硬遮罩將中央開口 1 2〇部份中二二而與基板之另一 #刻貫通孔交會，如圖2b的『層沉積。不而後將金屬硬遮罩去除’之後將1^^0純化蓋盤3I3 :將自動排列裝配製程示於圖3中，其中將上接^制4 、，對齊配合的細胞載體盤50並利用自動排列焊合在一起。兩表面上的相合焊接處110之表上蓋盤60 = 次微米對齊準確度在一起。視情況，可將其中=4巧本發明之整合形式之陣列之m施例，系統將㈣式之細陣列。在此，藉由自動、、、、胞樣品放入奈MRI分析室4 〇中。及射^ΓΛ本ΛΥΛ合形式之陣列與外部MRI電子驅動 (員戒號取仔系統結合運作之略圖。將使用外部磁鐵不於此）來產生必須的靜偏壓磁場。同時，利用標準

1227788 五、發明說明（9) " 一 ---- MRI系統及其相關影像處理軟體可建立適合的驅動器及射頻電路。圖6說明利用3部分模組法之本發明MRI磁場梯度線圈及射頻線圈組之整合形式之製造之另一實施例，具有一射 =成形的薄微盤125夾於奈MRI磁場元件5〇及60之間。此可能進一步降低成本，因微盤125為可拋棄式。 ^本發明奈龍I陣列之另一重要運用為磁性奈米顆粒標 j及磁性奈米操縱。明確而言，當可將細胞孔中峰磁場梯又^控制地調整至大於1〇〇 T/m，可用來於細胞室内選擇 =操縱，性標記的分子而不破壞連結。藉由結合相配生物分子如寡聚體、適合體、抗體於磁性奈米顆粒表面上而將此等顆粒導入細胞中以雜交至標的分子上或其他小結，，可將磁性標記完成。利用奈MR j梯度線圈及可能與電場及光線結合，將外部可控制的磁場施加以操縱此等元素。對於大小30奈米之市售亞鐵鹽超順磁顆粒，施加於此顆粒上的力將為數飛牛頓（femt〇 Newt〇n)，相對於奈牛頓之典型共價鍵結力，或1〇〇皮牛頓之典型配位子結合（如維生素H/卵白素之結合）。當磁場隨顆粒大小的立方增大且當顆粒大小到達1微米，於1〇〇T/m梯度以下的磁力變3成不足以拉開配位鍵。對於通過細胞膜的顆粒，顆粒大小必須小於1 0奈米而相關的最大磁力小但可能用來引發某些細胞作用。一、 ^如前述，奈MRI陣列及其相關微製造製程係基於習見 MRI系統之空間上大量縮小磁場元件而揭示。因此，本發

1227788 五、發明說明（10) - 明的奈MR I陣列提供具有次微米影像解析度之MRI及，此外，能夠操縱位於其分析室内之小磁性奈米顆粒。利用模範較佳貫施例已將本發明說明。然而，對於熟悉本領域者’可輕易地將較佳實施例改造及修飾以適用於其他運用而不離本發明之精神及範圍。因此，應了解本發明的範圍不限於揭示的實施例。相反地，其涵蓋許多基於相同操作原理之修改及類似的排列。所以，申請專利範圍應符合最廣的證釋以便包含所有此等修改及類似排列。

第16頁 1227788 圖式簡單說明 — ---- 五、【圖式簡單說明】 ®la為用於習見MRI系統中一組磁場梯度線圈之透視圖；、圖1 b為根據本發明提議將MR I磁場梯度線圈組之整合形式小形化之橫剖面圖。； ® 2a及2b顯示本發明MRI磁場梯度線圈及射頻線圈組之整合形式之製造順序概要（除了最後裝配步驟）；圖3說明本發明MRI磁場梯度線圈及射頻線圈組之整合形式之製造順序之最後裝配步驟；圖4，明本發明之整合形式的陣列之一特定實施例；圖5說明本發明之整合形式的陣列與外部贱I 及射頻汛號取得系統結合運作之略圖；及圖6說明利用3部分模組法之本發明MRI磁場及射頻線圈組之整合形式之製造之另一實施例。又、、、圈元件符號說明： 1〜雙鞍線圈（葛雷線圈） 2〜赫姆霍茲線圈 10〜X-及y-梯度鞍線圈；葛雷梯度線圈 20〜Gz梯度線圈；赫姆霍茲線圈

3 0〜射頻鞍線圈 V 4 0〜細胞樣品之分析孔 5 0〜細胞載體盤 51〜金屬結構層

第17頁 1227788 圖式簡單說明 52、53〜X-及y-梯度線圈的主要導體 5 4、5 5〜射頻線圈的返回路徑 5 6、5 7〜蝕刻停止層 60〜上蓋盤 6 1〜對齊凹槽邊 7 0〜赫姆霍茲對的其他線圈 80〜X-及y -梯度鞍線圈的返回路徑 90〜X-及y-梯度鞍線圈 I 0 0〜梯度線圈的返回路徑 II 〇〜薄焊接層 1 2 0〜中央開口 1 2 5〜薄微盤

第18頁

Claims

線圈組、及該遮蔽線製成，且主要縮小幾何參數 1227788 六、申請專利範圍 1 · 一種空間上縮小的整合微線圈結構（IMCS， Integrated Micro Coil Structure )之批量製造陣列，其中各I MCS具有多個多層梯度線圈及一組高解析度核磁共振衫像用之多層射頻（r F，r a d i 〇 f r e q u e n c y )線圈，以捕捉一對象之三度空間影像之時間演進，此IMCS包含（以 X - y - z笛卡兒座標制表示）： X-梯度線圈組，當以X-梯度線圈電流供給能量時，產生具有均勻X梯度之磁場; y -梯度線圈組，與該X -梯度線圈組共同設置，IM y 梯度線圈電流供給能量時，該y_梯度線圈組產生具有均名 y梯度之磁場B2且大致重疊該磁場B丨的均勻空間； Z-梯度線圈組，與該X-梯度線圈組及該梯度線圈負共同設置，當以z-梯度線圈電流供給能量時，該z_梯度髮圈組產生具有均勻z梯度之磁場B3且大致重疊該磁場61及該的均句空間，因而界定分析室為該磁場B1、BU B3之，亥均勻梯度空間之重叠空間區域； RF線圈組，當與外部RF雷夬人也 ^ 寬力驅動器及外部RF接收器衾合時，產生及導入RF激發至該公仏… -"豕刀析室内，並偵測自該分本至發散的RF訊號；及遮蔽線圈組，用以補償磁埸；扯 ,^ 理想磁場形式；其中：磁Μ件以使該分析室外達至該X〜、y及ζ 一梯度線圈組、圈組的線圈路徑係由導電材料具有下列範圍：

1227788 六、申請專利範圍該X-、y及Z-梯度線圈組、該RF線圈組及該遮蔽線圈組之最大電線大小範圍為約丨〇微米至5 〇微米；最小層厚度約2 0微米；該分析室大小為範圍約2 5微米至1 0 〇微米；及該IMCS之總大小（就最大總直線尺寸而言為等於約1 0毫米。、、义 2·如申請專利範圍第丨項之空間上縮小的整人之批量製造陣列，其中該線圈路徑用之二 Λ圈π構高導磁合金、Invar合金、鎳及金組成的族群選、’出係由銅、 3·如申請專利範圍第1項之空間上縮小之批量製造陣列，其中該x_梯度線圈紈及ςδ微線圈結構的詳細幾何形狀及排列為葛雷（Golay)線梯度線圈組 4·如申請專利範圍第1項之空間上縮小之批量製造陣列，其中該z_梯度線圈紐的2 5微線圈結構排列為赫姆霍兹對（Helmh〇ltz pair )。砰、'、田幾何形狀及 5·如申請專利範圍第1項之空間上縮小之批量製造陣列，其中該肝線圈組的詳口微線圈結構為RF鞍線圈。、、、成何形狀及排列 6·如申請專利範圍第丨項之空間上縮小的整人微線圈結構

BH

第20頁 1227788

之批量製造陣列，其中該解析度’為等於或小於一捕捉的三度空間影像具有咼空間微米。 7之二申Λ專第1項之空間上縮㈣整合微線圈結構 5%内列，其中於該分析室内產生高度均勻（於約 ° ν約1 〇 T/m (特斯拉每米）之高磁場梯度。 8 ·如曰申睛專利範圍第1項之空間上縮小的整合微線圈結構之批1製造陣列，其中該1、乂及卜梯度線圈組僅需不大於一安培之低操作電流。 9· 一種空間上縮小的IMCS之陣列之批量微製造方法，其中各IM C S具有最大總直線尺寸小於或等於約丨〇毫米且具有以χ-y-z、笛卡兒座標制表示的χ—梯度線圈組、y—梯度線圈組及Z梯度線圈組且為空間上排列界定一分析室，將其與一組多層RF線圈及高解析MRI用之遮蔽圈組中該……-梯度線圈組、謂線圈組及、遮蔽'圈組异中有取大電線大小範圍為約10微米至50微米，該製造方法包含步驟有： (a )以下列步驟製造細胞載體盤： (a 1 )提供並鈍化基板以使其電絕緣； (a2 )於鈍化基板上形成金屬結構層，預定形成該z—梯度線圈組的第一個線圈及該X-及y-梯度線圈組的返回路徑之一部份’藉由電化學形成法於光蝕刻界定的電鍍模型内；

第21頁 1227788 六、申請專利範圍 (a3)將與步驟（a2)相關之電鍍種子層移除； (a4)以聚合物層及利用反應性離子蝕刻（rie， Reactive Ion Etching)、研磨或化學機械拋光（CMp， Chemical Mechanical Polishing)將上表面平坦化； (a5 )沉積兩姓刻停止層直到該x_及y_梯度線圈1旦的主要線圈路徑加上所有其返回路徑及該RF線圈組完全形成； (a 6 )形成該R F線圈的返回路徑；

(a7 )蝕回該聚合物層，自動停在該兩蝕刻停止層之第一個處以形成許多對齊凹槽邊； (a 8 )利用金屬硬遮罩以另一餘刻製程形成細胞孔，其中名虫刻深度係由該兩餘刻停止層之第二個所界定； (a 9 )沉積鈍化層，其為氮化矽、二氧化矽或聚合物；及 (a 1 0 )電鍍及製成一圖形化的薄烊接層於上表面以準備之後裝配； (b)以下列步驟製造上蓋盤： (b 1 )提供並鈍化基板以使其電絕緣；

(b2 )於鈍化基板上形成金屬結構層，預定形成該z—梯度線圈組的第二個線圈及該χ_及y -梯度線圈組的返回路徑之另一部份，藉由電化學形成法於光蝕刻界定的電鍍模型内； (b 3 )將與步驟（b 2 )相關之電鍍種子層移除； (b4 )利用R I E、研磨或CMP將上表面平坦化； (b5)重複步驟（b2)至（b4)直到該X-及y-梯度線圈組的主要線圈路徑加上所有其返回路徑及該RF線圈組完全形

1227788

六、申請專利範圍成； C b6 )形成該X-及y-梯度線圈組的、 (b7 )電鍍及製成一圖形化的薄焊=回路徑；後裝配，其圖案配合步驟（al 〇 )从層於上表 (b8 )利用薄膜金屬硬遮罩蝕刻—茶； (b9 )去除該薄膜金屬硬遮罩；及央開口通過基板· (b 10 )沉積鈍化層，其為氣化石夕、 ^ ’ 兩以準備之聚合物及一氧化矽或 (c)以下列步驟裝配該細胞載體盤與^ _ (cl)將來自步驟（b)的上蓋盤翻'^^^盤：盤與來自步驟（a )的細胞載體盤；、背_轉的上蓋 (c2 )利用自動排列焊接回流製程，基於+ (b7 )中相配合之薄焊接圖案，將對齊的1蓋』al〇 )及體盤結合在一起；及盍盤及細胞載 (c3 )視情況，可將上蓋盤的基板移開以便簡易進入。 1 〇 ·如申請專利範圍第9項之空間上縮小的IMCS之陣列之批量微製造方法，其中該基板係由玻璃、氧化鋁或其他陶瓷製成。 > 11 ·如申請專利範圍第9項之空間上縮小的IMCS之陣列之批量微製造方法，進一步包含有：製造一射出成形的薄微盤，及於步驟（c )之前將該薄微盤夾於該細胞載體盤與該上蓋盤之間。

第23頁 1227788 六、申請專利範圍 12·旦，申請專利範圍第9項之空間上縮小的IMCS之陣列之，置微，造方法，其中該步驟（al )及（M )使用氮化石夕、一氧化矽或聚合物以產生電絕緣作用。 1 3·胃如申請專利範圍第9項之空間上縮小的IMCS之陣列之批里微製造方法，其中步驟（a 9 )及（b丨〇 )的該鈍化層係由電襞增強式化學氣相沈積（PECVD，Plasma-Enhanced Chemical Vapor ])ep0siti〇n)所形成。 14. 一種具有磁矩且位於空間上縮小的IMCS内之小磁性物體的驅動（引發相對應軌道運動）方法，其中各IMCS具有最大總直線尺寸小於或等於約10毫米且具有以x—y—z笛卡兒座標制表示的x-梯度線圈組、梯度線圈組及z—梯度線圈組且為空間上排列界定一分析家，將其與一組多層RF線圈及高解析MRI用之遮蔽線圈組結合，其中該x—、y及1梯度線圈組、該RF線圈組及該遮蔽線圈組具有最大電線大小範圍為約10微米至50微米，該方法包含步驟有：

(a) 將小的磁性物體導入該分析爹中； (b) 對於X分力，視需要，以預定極性及量之x—梯度線圈電流供給該X-梯度線圈組能量，因而產生具有X梯度之磁場Bzl造成該X分力，為正比於該γ梯度，施加於該磁性物體上；、 > (C)對於y分力，視需要，以預定極性及量之y—梯度線圈

第24頁 1227788 六、申請專利範圍電流供給該Z -梯度線圈組能量，因而產生具有y梯度之磁場Bz2造成該y分力，為正比於該y—梯度，施加於該磁性物體上； (d)對於z分力，視需要，以預定極性及量之z—梯度線圈電流供給邊z -梯度線圈組能量，因而產生具有z梯度之磁場Bz3造成該X分力，為正比於該z—梯度，施加於該磁性物體上。 15·如申請專利範園第1 4項之具有磁矩且位於空間上縮小的IMCS内之小磁性物體的驅動（引發相對應轨道運動）方法，進一步包含有：預備磁性標記步驟，將標的非磁性物體與具有磁矩之磁性載體結合以形成該小磁性物體，以便該標的非磁體經該小磁性物質間接驅動。物 16.如申請專利範園第15項之具有磁矩且位於空的“03内之小磁性物體的驅動（引發相對應執道^縮小法，其中該磁性載體為磁性奈米顆粒。方 17. 如申請專利範園第丨6項之具有的1MCS内，小磁性物體的驅•（引發相對應軌道2縮小法，其中该磁性奈米顆粒為亞鐵鹽超順磁顆粒。方 18·如申請專利範圍第15項之具有磁矩且位於空間上縮

第25頁 1227788 六、申請專利範圍的IMCS内之小磁性物體的驅動（引發相對應軌道運動）方法，其中該標的非磁性物體為生物分子或生物分子之集合。 19·如申請專利範圍第1 8項之具有磁矩且位於空間上縮小的I MCS内之小磁性物體的驅動（引發相對應軌道運動）方法，其中該生物分子為寡聚體、適合體或抗體。

第26頁