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一種微型螺線管線圈探頭及其制造方法.pdf

摘要
申請專利號:

CN201510304968.8

申請日:

2015.06.05

公開號:

CN104898078A

公開日:

2015.09.09

當前法律狀態:

駁回

有效性:

無權

法律詳情: 發明專利申請公布后的駁回 IPC(主分類):G01R 33/34申請公布日:20150909|||實質審查的生效IPC(主分類):G01R 33/34申請日:20150605|||公開
IPC分類號: G01R33/34; H01F41/04 主分類號: G01R33/34
申請人: 東南大學
發明人: 倪中華; 尹奇峰; 易紅; 陸榮生; 周新龍; 胡劍雄; 雷鵬坤; 姜曉文
地址: 210096江蘇省南京市四牌樓2號
優先權:
專利代理機構: 江蘇永衡昭輝律師事務所32250 代理人: 王斌
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法律狀態
申請(專利)號:

CN201510304968.8

授權公告號:

||||||

法律狀態公告日:

2019.02.01|||2015.10.07|||2015.09.09

法律狀態類型:

發明專利申請公布后的駁回|||實質審查的生效|||公開

摘要

本發明涉及到一種微型螺線管線圈探頭及其制造方法。該探頭結構包含骨架、螺線管線圈、基底、和支撐臺組成。基底中含有骨架、螺線管線圈和支撐臺;螺線管線圈纏繞在骨架上;骨架連同螺線管線圈,封在基底當中;骨架一端塞入支撐臺,另一端可放入樣品管等容器。現有的微型螺線管NMR探頭在制作中存在工藝復雜、成本高、周期長、不可批量等問題。本發明提供的用于NMR的微型螺線管線圈探頭及其制造方法,具有制作簡單、微型化、可批量、成本低、周期短等優點。

權利要求書

權利要求書
1.  一種微型螺線管線圈探頭,其特征在于該探頭結構包括:骨架(1)、螺線管線圈(2)、基底(3)和支撐臺(4);基底(3)中含有骨架(1)、螺線管線圈(2)和支撐臺(4);螺線管線圈(2)纏繞在骨架(1)上;骨架(1)連同螺線管線圈(2),封在基底(3)當中;在基底(3)中,露出螺線管線圈(2)引線,以便接入PCB印刷電路板;骨架(1)一端放入支撐臺(4),另一端可放入試管等裝載樣本的容器。

2.  根據權利要求1所述的一種微型螺線管線圈探頭,其特征在于骨架(1)、螺線管線圈(2)、基底(3)是連接一體的。

3.  根據權利要求1所述的一種微型螺線管線圈探頭,螺線管線圈(2)采用自粘漆包銅線,并繞制于骨架上(1)。

4.  根據權利要求1所述的一種微型螺線管線圈探頭,其特征在于其基底(3),材料采用聚二甲基硅氧烷PDMS制成,體積大小可以由所配裝置選擇控制。

5.  根據權利要求1所述的一種微型螺線管線圈探頭,其特征在于骨架(1)為薄壁圓管,材料為聚乙烯PE,壁厚和長度可以由所配裝置選擇控制,離底面的距離可以由基底(3)控制。

6.  權利要求1至5任意一項所述的一種微型螺線管線圈探頭的制造方法,其特征在于包括如下步驟:
(1)對骨架(1)進行清洗,如采用超聲波清洗儀,取出用氮氣吹干;
(2)在自動繞線機一端夾持骨架(1),把螺線管線圈(2)繞制于骨架上,完成后用棉簽蘸取少量無水乙醇,純度80%以上,擦拭螺線管線圈(2)表面,利用相似相容原理,使自粘漆包銅線粘結,并用堵塞物堵住骨架(1)的兩端;
(3)制備合適的聚二甲基硅氧烷PDMS塊大小,平行對齊放置于培養皿的兩端,作為骨架(1)的支撐,并固定于PDMS塊上;
(4)將配制好的PDMS和固化劑的混合液,攪拌均勻后,倒入已經排布好骨架(1)的培養皿中,作為基底(3),在真空抽氣機中抽除氣泡,放入真空干燥箱中烘干固化,并注意把螺線管線圈(2)的兩條引線要露在基底(3)外面;
(5) PDMS 固化后,切割出含有骨架(1)和螺線管線圈(2)那部分基底(3),并在骨架(1)一端放入支撐臺(4),實現了骨架(1)、螺線管線圈(2)、支撐臺(4)和基底(3)的集成。

說明書

說明書一種微型螺線管線圈探頭及其制造方法
技術領域
本發明屬于線圈制造領域,具體涉及一種微型螺線管線圈探頭及其制造方法。
背景技術
核磁共振(nuclear magnetic resonance, NMR)技術因無損檢測而聞名于分析領域,廣泛應用于化學結構分析、分子動力學、診斷成像以及其他領域。近幾年,應用于分析的核磁共振分析儀朝著低成本、高精度、便攜式方向發展,而基于核磁共振線圈的NMR探頭作為核磁共振分析儀的重要部件之一,對信號的發送與接收具有決定性作用。因此,尋找一種成本低廉、方法簡單、靈敏度高的線圈,成為當前研究的熱點。目前,有諸多研究涉及到核磁共振線圈的制作以及應用。如Peck等(Design and analysis of microcoils for NMR microscopy. Journal of Magnetic Resonance Series B, 1995. 108(2): p. 114-124.)在毛細管上手工纏繞螺線管線圈,線圈品質因數表現較高,但因手工纏繞,不可批量制作。Massin等(Planar microcoil-based microfluidic NMR probes. Journal of Magnetic Resonance, 2003. 164(2): p. 242-255.)和Hsieh等(Multilayer high-aspect-ratio RF coil for NMR applications. Microsystem Technologies, 2011. 17(8): p. 1311-1317.)基于玻璃襯底,運用光刻和電鍍技術,制作易于微流通道集成的微機電系統(micro electro mechanic system, MEMS)線圈,但是線圈結構多孔且表面粗糙。Kratt等(A fully MEMS-compatible process for 3D high aspect ratio micro coils obtained with an automatic wire bonder. Journal of Micromechanics and Microengineering, 2010. 20(1): p. 015021.)結合標準MEMS方法,采用自動引線鍵合技術批量制作3D微型線圈,不過這種方法制得的鍵合線線圈的直徑局限于光刻和SU-8支柱的機械強度。Sillerud等(H-1 NMR Detection of superparamagnetic nanoparticles at 1 T using a microcoil and novel tuning circuit. Journal of Magnetic Resonance, 2006. 181(2): p. 181-190.)采用聚焦離子束(focused ion beam, FIB)加工技術制作直徑550μm的螺線管微型線圈,不過其制作成本昂貴。
發明內容
(一)要解決的技術問題
本發明要解決的是現有線圈制作中存在工藝復雜、成本高、周期長、不可批量等問題。
(二)技術方案
為了解決上述技術問題,本發明提供了一種微型螺線管線圈探頭及其制造方法,具有制作工藝簡單、成本低、周期短、可批量化的優點,該探頭結構由骨架、螺線管線圈、基底和支撐臺組成。
上述方案中,螺線管線圈采用自粘漆包銅線,銅材料制成,并用自動繞線機繞制于骨架上。螺線管線圈用于發射射頻激勵信號和接收自由感應衰減信號,其線圈幾何參數根據實際工作的拉莫爾頻率,由信噪比理論計算得出;螺線管線圈的直徑依據被檢測樣品的體積而定,使螺線管線圈的填充因數盡可能的大;螺線管線圈的厚度與趨膚深度相關。露出的引線用于連接外部PCB板電路。
上述方案中,基底材料采用聚二甲基硅氧烷(PDMS)制成。可以根據配合不同的裝置,選擇不同的大小體積。
上述方案中,骨架為薄壁圓管,材料為聚乙烯(PE)。其壁厚可以控制調整,使樣本的填充因數盡可能的大;
上述方案中,被檢液態樣品放入合適的容器中,容器放入骨架一端,由支撐臺支撐,并使樣品被螺線管線圈包圍。
本發明的一種微型螺線管線圈探頭及其制造方法,具體包括如下步驟:
1、對骨架進行清洗,如采用超聲波清洗儀,取出用氮氣吹干;
2、在自動繞線機一端夾持骨架,把螺線管線圈繞制于骨架上,完成后用棉簽蘸取少量無水乙醇,純度80%以上,擦拭螺線管線圈表面,利用相似相容原理,使自粘漆包銅線粘結,并用堵塞物堵住骨架(1)的兩端;
3、制備合適的PDMS塊大小,平行對齊放置于培養皿的兩端,作為骨架的支撐,并固定于PDMS塊上;
4、將PDMS和固化劑的混合液,以質量比10:1的比例混合并攪拌均勻,倒入已經排布好骨架的培養皿中,作為基底,在真空抽氣機中抽除氣泡,放入真空干燥箱中烘干固化,并注意把螺線管線圈的兩條引線要露在基底外面;
5、 PDMS 固化后,切割出含有骨架和螺線管線圈那部分基底,并在骨架一端放入支撐臺,實現了骨架、螺線管線圈、支撐臺和基底的集成。       
(三)有益效果
1、本發明提供的一種微型螺線管線圈探頭及其制造方法,可以實現低工藝簡單、成本低、周期短、可批量化制作。
2、本發明提供的一種微型螺線管線圈探頭及其制造方法,用自粘漆包銅線作為螺線管線圈探頭的材料,采用自動繞線機繞制,配合無水乙醇使螺線管線圈固定,工藝簡單,并可以精確控制螺線管線圈的參數。
3、本發明提供的一種微型螺線管線圈探頭及其制造方法,探頭的大小、形狀可以控制,適合應用于不同場合的核磁共振檢測。
附圖說明
下面結合附圖和實施例對本發明進一步說明。
圖1為本發明的結構示意圖。
圖2為本發明的橫截面示意圖。
圖3a為本發明制造方法步驟 1的示意圖。
圖3b為本發明制造方法步驟 2的示意圖。
圖3c為本發明制造方法步驟 3的示意圖。
圖3d為本發明制造方法步驟4的示意圖。
圖3e為本發明制造方法步驟5的示意圖。
圖中:1骨架,2螺線管線圈,3基底,4支撐臺。
具體實施方式
為使本發明的目的、技術方案和優點更加清楚明白,以下結合具體詳細制造方法,并參考附圖,對本發明進一步詳細說明。
如圖1和圖2 所示,本發明提供的一種微型螺線管線圈探頭及其制造方法,該探頭結構包含骨架(1)、螺線管線圈(2)、基底(3)和支撐臺(4);基底(3)中含有骨架(1)、螺線管線圈(2)和支撐臺(4);螺線管線圈(2)纏繞在骨架(1)上;骨架(1)連同螺線管線圈(2),封在基底(3)當中;在基底(3)中,露出螺線管線圈(2)引線,以便接入PCB印刷電路板;骨架(1)一端放入支撐臺(4),另一端可放入試管等裝載樣本的容器。
其中,骨架(1)、螺線管線圈(2)、基底(3)是連接一體的,螺線管線圈(2)采用自粘漆包銅線,銅材料制成,并用自動繞線機繞制于骨架上(1),線徑和長度可以由信噪比選擇控制。基底(3)材料采用聚二甲基硅氧烷(PDMS)制成,體積大小可以由所配裝置選擇控制。骨架(1)為薄壁圓管,材料為聚乙烯(PE),壁厚和長度可以由所配裝置選擇控制,離底面的距離可以由基底(3)控制。
參見圖3a—3e,本發明的制造方法如下:
(1)對骨架(1)進行清洗,如采用超聲波清洗儀,取出用氮氣吹干(參見圖3a);
(2)在自動繞線機一端夾持骨架(1),把螺線管線圈(2)繞制于骨架上,完成后用棉簽蘸取少量無水乙醇,純度80%以上,擦拭螺線管線圈(2)表面,利用相似相容原理,使自粘漆包銅線粘結,并用堵塞物堵住骨架(1)的兩端(參見圖3b);
(3)制備合適的PDMS塊大小,平行對齊放置于培養皿的兩端,作為骨架(1)的支撐,并固定于PDMS塊上(參見圖3c);
(4)將配制好的PDMS和固化劑的混合液,攪拌均勻后,倒入已經排布好骨架(1)的培養皿中,作為基底(3),在真空抽氣機中抽除氣泡,放入真空干燥箱中烘干固化,并注意把螺線管線圈(2)的兩條引線要露在基底(3)外面(參見圖3d);
(5) PDMS 固化后,切割出含有骨架(1)和螺線管線圈(2)那部分基底(3),并在骨架(1)一端放入支撐臺(4),實現了骨架(1)、螺線管線圈(2)、支撐臺(4)和基底(3)的集成(參見圖3e)。
以上所述的發明的制造方法,對本發明的目的、技術方案和有益效果進行了進一步詳細說明,所應理解的是,以上所述僅為本發明的具體制造方法而已,并不用于限制本發明,凡在本發明的精神和原則之內,所做的任何修改、等同替換、改進等,均應包含在本發明的保護范圍之內。

關 鍵 詞:
一種 微型 螺線管 線圈 探頭 及其 制造 方法
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