专利名称：用于磁谐振成像系统的感应器组件的制作方法
技术领域：
文中所公开的主题主要涉及射频(RF)线圈，且更为具体地涉及用于RF线圈的感应器(inductor，例如电感器)。
背景技术：
磁谐振成像(MRI)系统包括磁体，例如产生暂时恒定(即均衡和固定)的初级或主磁场的超导磁体。MRI数据采集是通过使用磁梯度线圈在初级磁场中激发磁矩来实现的。 例如，为了对所关心的区域进行成像，对磁梯度线圈进行赋能(或激励)从而对初级磁场施加磁梯度。然后，对发送射频(RF)线圈施加脉冲以在MRI扫描器的内孔(bore)中产生RF 磁场脉冲从而选择性地激发对应于所关心区域的容积，以便使用接收RF线圈来获取所关心区域的MR图像。在RF磁场脉冲的发送期间，接收RF线圈被去耦。所生成的最终图像示出了所关心区域的结构和功能。传统的RF线圈包括感应器，该感应器通常通过产生并联谐振储能电路(tank circuit)而与电容器谐振。在操作期间，由于感应阻抗随着频率的增加而增加以及电容阻抗随着频率的增加而减小，因此仅有一个频率使得在该频率处感应器的阻抗和电容器的阻抗处于谐振。一般而言，当电容器的阻抗大致等于感应器的阻抗时，储能电路处于谐振。用于调谐储能电路的要求之一是将能够改变感应器的几何结构，以便对感应器进行调谐，从而具有与MRI系统大致相同的谐振频率。伸展或压缩传统的感应器通常能获得期望的感应系数(inductance)，由此感应器内的磁通量密度分别减少或增强。当感应器已形成最终状态之后，对感应器覆盖物质以保持感应器处于最终状态。然而，在一些应用例如MRI系统中，需要最大限度地减小包含感应器的集总电路器件的尺寸。但是，当在某些操作环境中采用传统的感应器时，例如在MRI系统中，感应器的几何结构可促使安装者压缩或以其它方式变更感应器以使该感应器固定在系统中。对传统感应器的形状进行变更或以其它方式进行修改还可能促使感应器的感应系数发生变化。

实用新型内容根据一个实施例，提供了一种感应器组件。该感应器组件包括衬底，其具有第一表面和相反的第二表面；形成在第一表面上的第一螺旋电导体；形成在第二表面上的第二螺旋电导体；延伸穿过第一和第二表面的至少一个开口 ；以及构造成用以插入在该开口中的金属插脚(或引脚，Pin)，该插脚将第一螺旋电导体耦接到第二螺旋电导体上。根据另一实施例，提供了一种包括电容器和感应器组件的RF线圈。该感应器组件包括衬底，其具有第一表面和相反的第二表面；形成在第一表面上的第一螺旋电导体；形成在第二表面上的第二螺旋电导体；延伸穿过第一表面和第二表面的至少一个开口 ；以及构造成用以插入到该开口中的金属插脚，该插脚将第一螺旋电导体耦接到第二螺旋电导体上。根据又一实施例，提供了一种制造感应器组件的方法。该方法包括在电介质衬底的第一表面上形成第一螺旋电导体；在电介质衬底的相反的第二表面上形成第二螺旋电导体；穿过电介质衬底和第一螺旋电导体以及第二螺旋电导体形成至少一个开口 ；将金属插脚插入到该至少一个开口中，使得第一螺旋电导体经由插脚电耦接至第二螺旋电导体上以形成感应器；以及将感应器组件与电容器并联耦接。

图1是根据各实施例所形成的示范性储能电路的简化示意图。图2是根据各实施例所形成的示范性感应器组件的顶视图。图3是图2所示的示范性感应器组件的顶透视图。图4是图2所示的示范性感应器组件的侧视图。图5是根据各实施例所形成的另一示范性感应器组件的顶视图。图6是根据各实施例所形成的另一示范性感应器组件的顶视图。图7是示范性函数的曲线图，该函数可用来确定文中所述的感应器组件中开口的位置。图8是根据各实施例的制造感应器组件的示范性方法的流程图。图9是示范性医学成像系统的示意图，该医学成像系统可结合由根据各实施例所形成的示范性感应器组件来使用。图10是图9中所示的医学成像系统的简化示意图。零件清单10 储能电路12:RF 线圈14 感应器16 感应器14 电容器18 电流30 感应器组件32 衬底34 第一表面36 第二表面40:第一螺旋电导体42:第二螺旋电导体50 第一端52 第二端中心点56:匝(或圈)58 总长60 第二端62:宽度64:厚度[0040]70 匝74 距离76 匝80:开口82 插脚84:开口90:开口92:第二开口94:第三开口96:第一开口98:第二相邻开口100:感应器组件102:多个开口150 感应器组件152:多个开口200 方法202、204、206、208、210、212 在沘0:函数300 成像系统302 成像部304 成像单元306 处理部308 处理器310 患者312 机架(gantry)314 通信链路316:内孔318 机动桌台320:控制接口322:数据接口324 表面线圈330 工作站332 键盘334 监视器340 超导磁体342 导管(vessel)344 热绝缘体346 磁梯度线圈;348:RF 发送线圈[0079]350控制器[0080]352主磁场控制装置[0081]354梯度场控制装置[0082]356存储器[0083]360= T-R开关[0084]362=RF发送器[0085]364=RF接收器
具体实施方式
上述概要以及下文某些实施例的详细描述，在结合附图阅读时将得到更好的理解。一定程度上就附图示出了各实施例的功能块框图而言，功能块并不必然地表示硬件电路之间的分割。因此，举例而言，一个或多个功能块(如处理器、控制器或存储器)可以在单个硬件(如通用目的的信号处理器或随机存取存储器、硬盘等)或多个硬件中执行。类似的是，程序可以是独立的程序，可以结合为操作系统中的子程序，可以是安装软件包中的功能，等等。应当理解的是，各实施例并不局限于附图所示的布置和功用性。如文中所用，以单数形式记载以及冠以用词“一”或“一个”的元件或步骤应当理解为并不排除多个所述的元件或步骤，除非这种排除被明确说明。而且，参照“一个实施例”并非意图排除也结合所述特征的其它实施例的存在。此外，除了对相反情况的明确说明，“包括”或“具有”带有特定特性的一个元件或多个元件的实施例可以含有其它不具有该特性的此种元件。文中所述的各实施例提供了一种感应器组件，其可用来与在射频(RF)线圈中使用的电容器一起形成谐振电路。通过实施至少一个实施例，文中所述的感应器组件可在安装到MRI系统之前进行调谐，因此减少了有关安装和调谐的劳动成本。各种感应器组件可结合不同类型的磁谐振线圈例如表面线圈而予以实施，以不同频率操作，因而具有不同波长。图1是示范性储能电路10的示意图，该储能电路10形成示范性RF线圈12的一部分。如文中所用，储能电路是谐振或调谐电路，其包括与感应器16并联耦接的电容器14。 储能电路10在此也可称为并联谐振回路。在操作期间，当电流18 (由源18表示)传输通过储能电路10时，电流能以储能电路谐振频率f在电容器14和感应器16之间交变。在操作期间，当电容器14的阻抗大致等于感应器16的阻抗时，储能电路10处于谐振。因此，基于期望的系统谐振频率f来选择电容器14和感应器16的值。更具体而言，因为感应阻抗随着系统频率f增加而增加，以及电容阻抗随着系统频率f的增加而降低，因此存在其中电容阻抗大致等于感应阻抗的频率。在示范性实施例中，感应器16的感应阻抗&根据以下等式来确定Xl = 2 π f0L其中，f是系统频率；以及L是感应器16的感应系数值。电容器14的电容阻抗X。根据以下等式来确定[0095]&=‘等式12难=^^等式 2其中，f是系统频率；以及C是电容器14的电容值。在示范性实施例中，如果储能电路10形成RF线圈12的一部分，则系统频率基于采用RF线圈12的系统的操作频率来预定。例如，在一个实施例中，RF线圈构造成用以结合MRI成像系统来使用。因此，储能电路的谐振频率基于MRI成像系统的系统频率f来确定。由于电容器(例如，电容器14)形成RF线圈的一部分并且用于调谐RF线圈，故电容器 14的电容值通常是预定的并且保持不变。因此，由于系统频率f和电容器14的值通常是已知的并且是固定的，故感应器(例如感应器16，其具有能够使储能电路10以系统频率f进行谐振的感应系数值)与电容器14并联耦接。更具体而言，如果系统频率f是已知的，并且所选的与感应器组件共同使用的电容器的电容值是已知的，则可根据以下等式来确定感应器的值等式3例如，假定系统谐振频率f确定为128兆赫兹(MHz)。而且，假定例如所选的用于系统的电容器14的电容值为10皮法(pF)，则感应器16的感应系数根据以下等式来确定
_1_绝、 = (2;r*128*106)2*(10*10—12)等式 4但是，如上所讨论的，通常难以采用传统感应器，因为在安装期间，传统感应器可能会受到压缩或以其它方式变更，使得传统感应器的阻抗改变并且储能电路10不再处于谐振。图2是根据各实施例的示范性刚性可调谐螺旋感应器组件30的顶视图，该感应器组件30可结合图1所示的储能电路10来使用。图3是图2所示的示范性感应器组件30 的顶透视图。图4是图2所示的示范性感应器组件30的侧视图。在示范性实施例中，感应器组件30包括衬底32，其具有第一表面34和相反的第二表面36。衬底32使用电介质材料(例如，FR4)制成。FR4是一种电介质材料，其例如可以是阻燃(FR)和自熄灭的纤维玻璃加强环氧层压制品(laminate)。感应器组件30还包括形成在衬底32第一表面34上的第一螺旋电导体40，以及形成在衬底32第二表面36上的第二螺旋电导体42。第一和第二螺旋电导体40和42分别刚性地联接至衬底32上。在示范性实施例中，第一螺旋电导体40与第二螺旋电导体42是对称的。更具体而言，第一螺旋电导体40具有与第二螺旋电导体42大致相同的大小、形状和相对定向，但却布置在衬底32的相反一侧上。因此，尽管在下文详细描述的是第一螺旋电导体40，但应当理解的是，第二螺旋电导体42形成且具有与第一螺旋电导体40大致相同的尺寸和操作特性。如图3所示，第一螺旋电导体40具有第一端50的相对的第二端52。第一端50布置成邻近中心点M。第二端52沿径向布置在中心点讨外部，邻近衬底32的边缘。螺旋电导体40和42分别形成平面曲线，该平面曲线由点围绕中心点M但相距中心点M以不断增大的距离环绕描绘而成。因此，螺旋电导体40包括彼此共面的多匝56。在示范性实施例中，螺旋电导体40包括五匝56，其中，每匝56延伸大约360度并且具有大约1800度的总长 58。如图4所示，在组配期间，第一螺旋电导体第二端52和第二螺旋电导体第二端60分别耦接至电容器上，例如，图1所示的电容器14。再次参照图3和图4，多匝56分别具有宽度62和厚度64。在示范性实施例中，宽度62大于厚度64，由此螺旋电导体40和42具有大致矩形的截面轮廓。另外，每匝56与其它匝56相隔预定距离。例如，匝70与匝72相隔间距74。而且，匝72与匝76相隔间距 74。间距74的预定大小有助于使匝56彼此电绝缘。如上所讨论的，第一和第二螺旋电导体40和42分别具有宽度62和小于宽度62的厚度64。在示范性实施例中，感应器组件30 的数学形状表示为阿基米德螺线，其定义为
权利要求1.一种感应器组件(30)，包括衬底(32)，其具有第一表面(34)和相反的第二表面(36)；形成在所述第一表面(34)上的第一螺旋电导体GO)；形成在所述第二表面(36)上的第二螺旋电导体G2)；至少一个开口，其延伸穿过所述第一表面(34)和所述第二表面(36)；以及金属插脚(82)，其构造成用以插入到所述开口(80)中，所述插脚(8 将所述第一螺旋电导体GO)耦接至所述第二螺旋电导体02)。
2.根据权利要求1所述的感应器组件(30)，其特征在于，所述感应器组件(30)还包括延伸穿过所述第一表面(34)和所述第二表面(36)的多个开口(80)，所述金属插脚(82)插入到所述多个开口(80)的仅一个中。
3.根据权利要求1所述的感应器组件(30)，其特征在于，所述第一螺旋电导体00)和所述第二螺旋电导体0 构造成用以电耦接至电容器(14)，所述感应器组件(30)还包括延伸穿过所述第一表面(34)和所述第二表面(36)的多个开口(80)，基于所述电容器(14) 的电容值，所述金属插脚(82)插入到所述多个开口(80)的仅一个中。
4.根据权利要求1所述的感应器组件(30)，其特征在于，所述第一螺旋电导体00)和所述第二螺旋电导体0 构造成用以电耦接至电容器(14)，所述感应器组件(30)还包括延伸穿过所述第一表面(34)和所述第二表面(36)的多个开口(80)，所述金属插脚(82)插入到所述多个开口(80)的仅一个中，使得所述感应器组件(30)的阻抗大致等于所述电容器(14)的阻抗。
5.根据权利要求1所述的感应器组件(30)，其特征在于，所述感应器组件(30)构造成用以与电容器(14)并联电耦接，所述感应器组件(30)还包括多个开口(80)，所述插脚 (82)构造成用以插入到延伸穿过所述第一表面(34)和所述第二表面(36)的所述多个开口(80)的一个中，所述金属插脚(8 插入到仅一个开口(80)中，使得所述感应器组件 (30)与所述电容器(14)处于谐振。
6.根据权利要求1所述的感应器组件(30)，其特征在于，所述第一螺旋电导体00)与所述第二螺旋电导体0 是对称的。
7.根据权利要求1所述的感应器组件(30)，其特征在于，所述第一螺旋电导体00)与所述第二螺旋电导体0 包括共面的多匝。
8.根据权利要求1所述的感应器组件(30)，其特征在于，所述第一螺旋电导体00)与所述第二螺旋电导体0 具有大致矩形的截面轮廓。
9.根据权利要求1所述的感应器组件(30)，其特征在于，所述衬底(3 由电介质材料制成，以及所述第一螺旋电导体G0)和所述第二螺旋电导体0 由铜材料制成。
专利摘要本实用新型涉及用于磁谐振成像系统的感应器组件。具体而言，一种感应器组件(30)包括具有第一表面(34)和相对的第二表面(36)的衬底(32)、形成在第一表面(34)上的第一螺旋电导体(40)、形成在第二表面(36)上的第二螺旋电导体(42)、延伸穿过第一和第二表面(34，36)的至少一个开口(80)，以及构造成用以插入到开口(80)中的金属插脚(82)，该插脚(82)将第一螺旋电导体(40)耦接至第二螺旋电导体(42)。还描述了包括感应器组件(30)的RF线圈(12)以及制造该感应器组件(30)的方法。
文档编号G01R33/36GK202196165SQ20112009978
公开日2012年4月18日 申请日期2011年2月15日 优先权日2010年5月3日
发明者A·泽姆斯科夫, F·罗布, M·纳瓦罗, R·米尼奇, V·塔拉奇拉, V·阿拉加潘 申请人:通用电气公司